Question

【題目】某探究學習小組的同學們要探究加速度與力、質量的關系，他們在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置，水平軌道上安裝兩個光電門，小車上固定有力傳感器和擋光板，細線一端與力傳感器連接，另一端跨過定滑輪掛上砝碼盤．實驗時，調整軌道的傾角正好能平衡小車所受的摩擦力(圖中未畫出)．

(1)該實驗中小車所受的合力________(選填“等于”或“不等于”)力傳感器的示數，該實驗是否需要滿足砝碼和砝碼盤的總質量遠小于小車的質量？________(選填“需要”或“不需要”)．

(2)實驗獲得以下測量數據：小車、力傳感器和擋光板的總質量M，擋光板的寬度l，光電門1和光電門2的中心距離為x.某次實驗過程：力傳感器的讀數為F，小車通過光電門1和光電門2的擋光時間分別為t1、t2(小車通過光電門2后，砝碼盤才落地)，已知重力加速度為g，則該實驗要驗證的關系式是________________．

Answer 1

【答案】等于　　(2) 不需要 F＝ (－)

【解析】

(1)[1][2] 實驗時，調整軌道的傾角正好能平衡小車所受的摩擦力，所以力傳感器顯示拉力的大小，而拉力的大小就是小車所受的合力，故不需要讓砝碼和砝碼盤的總質量遠小于小車的質量．

(2)[3]由于擋光板的寬度l很小，故小車在光電門1處的速度

v1＝

在光電門2處的速度為

v2＝

由速度位移關系式得

a＝＝

故驗證的關系式為

F＝Ma＝