如图1所示的装置,可用于验*牛顿第二定律.在气垫导轨上安装两个光电门,小车上固定遮光板,细线一端与小车相连,另...
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如图1所示的装置,可用于验*牛顿第二定律.在气垫导轨上安装两个光电门,小车上固定遮光板,细线一端与小车相连,另一端跨过定滑轮挂上沙桶,实验首先调整气垫导轨,通过调整使小车未挂沙桶时能在气垫导轨上做勾速运动,然后再进行后面的*作,并在实验中获得以下测量数据:小车和挡光板的总质量M,遮光板的宽度d,两光电门的中心的距离s.则
(1)该实验要保*小车的合力近似等于沙桶的重力应满足的条作是 .
(2)实验需用游际卡尺测量遮光板的宽度d,如图2所示d= cm.
(3)某次实验过程中测得:沙桶的质量为m,小车先后通过两个光电门的挡光时间分别为t1,t2(小车通过第二个光电门后.沙桶才落地),已知重力加速度为g 则对该小车实验要验*的表达式是、.
【回答】
考点:验*牛顿第二运动定律.
专题:实验题;牛顿运动定律综合专题.
分析:(1)在砂桶质量远小于小车质量的情况下,可以近似认为小车受到的拉力等于砂桶受到的重力.
(2)游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数,不需估读.游标的零刻度线超过主尺上的刻度数为主尺读数,游标读数等于分度乘以对齐的条数.
(3)光电门测速度的原理是用平均速度来代替瞬时速度,根据运动学基本公式求出加速度,从而求出“牛顿第二定律”表达式.
解答: 解:(1)以沙桶为研究对象,设沙桶质量为m,绳子上拉力为F,则有:mg﹣F=ma;
以小车为研究对象,设小车质量为M,则有:F=Ma.
由以上两式得:F=,由此可知当M>>m时,小车的合力近似等于沙桶的重力
(2)游标卡尺的主尺读数为5mm,游标读数等于:0.05×10mm=0.50mm,
所以最终读数为:5mm+0.50mm=5.50mm.
(3)由于光电门的宽度d很小,所以我们用很短时间内的平均速度代替瞬时速度.
滑块通过光电门1速度为:
滑块通过光电门2速度为:
根据运动学公式,物体的加速度为:
=
根据需要验*的牛顿第二定律关系式为:F=mg=Ma,即:
故*为:(1)沙桶的质量远小于小车及遮光板的总质量;(2)5.50cm;(3).
点评:了解光电门测量瞬时速度的原理,实验中我们要清楚研究对象和研究过程,对于系统我们要考虑全面,同时明确实验原理是解答实验问题的前提.
知识点:牛顿第二定律
题型:实验,探究题
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