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高中 | 探究加速度与物体受力、物体质量的关系题目答案及解析如下,仅供参考!
必修1
第四章 牛顿运动定律
4.2 实验:探究加速度与力、质量的关系
探究加速度与物体受力、物体质量的关系
某同学用气垫导轨做探究加速度与合外力关系的实验。装置如图$1$所示,气垫导轨上相隔一定距离的两处装有光电门$1$、$2$,两光电门间的距离为$L$,滑块上固定一遮光条,遮光条的宽度为$d$,遮光条和滑块的总质量为$M$,滑块通过光电门时,与光电门连接的数字计时器会记录遮光条的遮光时间。
实验前,接通气源,将滑块置于气垫导轨上(不挂砂桶),轻推滑块,若数字计时器显示滑块通过光电门$1$时遮光条的遮光时间比通过光电门$2$时遮光条的遮光时间长,则要将气垫导轨左侧适当 (填“调低”或“调高”),直至遮光时间相等。
若数字计时器显示滑块通过光电门$1$时遮光条的遮光时间比通过光电门$2$时遮光条的遮光时间长,说明滑块做加速运动,导轨左低右高,所以应将气垫导轨左侧适当调高,直至遮光时间相等。
按图安装好装置,按正确操作进行实验,若滑块通过光电门$1$时遮光条的遮光时间为$t_{1}$,通过光电门$2$时遮光条的遮光时间为$t_{2}$,则滑块运动的加速度大小$a=$ (用题中已知物理量的符号表示)。
根据速度位移关系可得$a= \dfrac{v_{2}^{2}-v_{1}^{2}}{2L}$,$v_{1}=\dfrac{d}{t_{1}}$,$v_{2}=\dfrac{d}{t_{2}}$
联立可得$a=\dfrac{d^{2}}{2L}(\dfrac{1}{t_{2}^{2}}-\dfrac{1}{t_{1}^{2}})$
实验 (填“需要”或“不需要”)满足砂和砂桶的质量远小于$M$。
由于本实验中有弹簧测力计,可以测得绳中拉力大小,所以不需要满足砂和砂桶的质量远小于$M$。
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