光电计时器是一种研究物体运动情况的常见仪器.当有物体从光电门通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间.现利用如图甲所示装置探究物体的加速度与合外力、质量关系,其N
◎ 题目
光电计时器是一种研究物体运动情况的常见仪器.当有物体从光电门通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间.现利用如图甲所示装置探究物体的加速度与合外力、质量关系,其 NQ是水平桌面,PQ是一端带有滑轮的长木板,1、2是固定在木板上的两个光电门(与之连接的两个光电计时器没有画出).小车上固定着用于挡光的窄片K,测得其宽度为d,让小车从木板的顶端滑下,光电门各自连接的计时器显示窄片K的挡光时间分别为t1和t2. (1)该实验中,在改变小车的质量M或沙桶的总质量m时,保持M>>m,这样做的目的是______; (2)为了计算出小车的加速度,除了测量d、t1和t2之外,还需要测量______,若上述测量量用x表示,则用这些物理量计算加速度的表达式为a=______; (3)某位同学经过测量、计算得到如下表数据,请在图乙中作出小车加速度与所受合外力的关系图象.
______. |
◎ 答案
(1)设小车的质量为M,沙桶的质量为m,根据牛顿第二定律得: 对m:mg-F拉=ma 对M:F拉=Ma 解得:F拉=
当m<<M时,即当沙桶的总重力要远小于小车的重力,绳子的拉力近似等于沙桶的总重力. 这样做的目的是小车所受合外力大小等于(或约等于)mg. (2)除了测量d、t1和t2之外,还需要测量两光电门之间的距离,v1=
加速度的表达式为a=
(3)如下图 (4)从上图中发现直线没过原点,当F≠0时,a=0.也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为0,说明小车的摩擦力与绳子的拉力抵消呢.该同学实验前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分. 故答案为:(1)小车所受合外力大小等于(或约等于)mg (2)两光电门之间的距离, |