某同学在研究性学习中用图示装置来验证牛顿第二定律,轻绳两端系着质量相等的物体A、B,物体B上放一金属片C,铁架台上固定一金属圆环,圆环处在物体B的正下方.系统静止时,金
◎ 题目
某同学在研究性学习中用图示装置来验证牛顿第二定律,轻绳两端系着质量相等的物体A、B,物体B上放一金属片C,铁架台上固定一金属圆环,圆环处在物体B的正下方.系统静止时,金属片C与圆环间的高度差为h,由静止释放后,系统开始运动.当物体B穿过圆环时,金属片C被搁置在圆环上,两光电门固定在铁架台P1、P2处,通过数字计时器可测出物体B通过P1、P2这段距离的时间. (1)若测得P1、P2之间的距离为d,物体B通过这段距离的时间为t,则物体B刚穿过圆环后的速度v=______; (2)若物体A、B的质量均用M表示,金属片C的质量用m表示,该实验中验证下面______(填正确选项的序号)等式成立,即可验证牛顿第二定律; A.mg=M
(3)本实验中的测量仪器除了刻度尺、数字计时器外,还需要______; (4)若M>m,改变金属片C的质量m,使物体B由同一高度落下穿过圆环,记录各次的金属片C的质量m,以及物体B通过Pl、P2这段距离的时间t,以mg为横轴,以______(填“t2”或“
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◎ 答案
(1):B通过圆环后将匀速通过光电门,则B刚穿过圆环后的速度为:v=
(2):设绳子拉力大小为F,对A由牛顿第二定律得:F-Mg=Ma 对B与C整体下落h的过程,由牛顿第二定律得:(M+m)g-F=(M+m)a 再由运动学公式应有:
联立以上各式可得:mg=(2M+m)
(3):根据上面的表达式可知需要已知金属片C的质量,所以还需要的器材是天平; (4):在释放至金属片C被搁置在圆环上过程中,分别对A和B、C由牛顿第二定律可得: 对A有:F-Mg=Ma① 对B和C有:(M+m)g-F=(M+m)a② 再由匀变速直线运动公式应有:
又v=
联立①②③④各式解得:
所以,以mg为横轴以
故答案为:(1) |