Question

【題目】用如圖所示的裝置驗證“在質量一定時，物體的加速度與力成正比”。先測出遮光條寬度，然后釋放砂桶，拉力傳感器測出細線對滑塊的拉力，兩個光電門A、B能測出遮光條通過時的遮光時間、及擋光片從開始遮住第一個光電門到開始遮住第二個光電門的時間。

(1)若消除用遮光時間內平均速度表示瞬時速度帶來的誤差，則滑塊的加速度大小______（用表示）

(2)第一小組平衡好摩擦力后開始實驗，并改變砂和砂桶的總質量得到多組加速度與拉力數據，繪制圖象進行驗證。本實驗要求砂和砂桶的總質量_____遠小于滑塊的質量（填“不必”或“必須”）。

(3)第二小組只是把長木板放置于水平桌面上，未平衡摩擦力便進行實驗，得到多組數據，繪制的圖象如圖丙，由圖丙可知，該組所用滑塊（含遮光條）的質量為_______kg，滑塊與長木板間的動摩擦因數為___________；若滑輪為輕質，滑塊加速度時，砂及砂桶的總質量為_________kg。（保留兩位小數）（取）

Answer 1

【答案】 不必 0.4 0.1 0.17

【解析】

(1)(1)由于遮光條通過光電門的時間極短，可以用平均速度表示瞬時速度，滑塊到達點時的速度

滑塊到達點時的速度

若消除用遮光時間內平均速度表示瞬時速度帶來的誤差，則遮光條兩次經過光電門的中間時刻的時間差為

根據加速度定義式可得滑塊的加速度大小

(2)[2]本實驗用拉力傳感器測出細線對滑塊的拉力，所以本實驗要求砂和砂桶的總質量不必遠小于滑塊的質量；

(3)[3]對滑塊（含遮光條），根據牛頓第二定律可得

根據圖像可得圖像的斜率表示滑塊（含遮光條）的質量的倒數，即有

解得

[4]根據圖像可知當時，，代入可得

[5]根據圖像可知滑塊加速度時，則有

由于砂及砂桶的移動的距離是滑塊移動距離的，根據可得砂及砂桶的加速度大小是滑塊的加速度大小的，設砂及砂桶的總質量為，根據牛頓第二定律可得

解得