Question

13．某同学用如图所示的实验装置探究“物块的加速度与力的关系”，他将光电门固定在水平轨道上的B点，用不同质量的重物（用m表示其质量）通过细线拉质量为M的同一物块，每次物块都从同一位置A由静止释放．
（1）若用游标卡尺测出遮光条的宽度为d，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间为△t，则物块经过光电门时的速度为 $\frac{d}{△t}$（用所给物理量的符号表示）．
（2）若测得AB间的距离为s，则结合（1）可得物块的加速度a=$\frac{{d}^{2}}{2s△{t}^{2}}$（用所给物理量的符号表示），细线对物块的拉力F与mg的关系为F＜mg（选填“＞”“=”或“＜”）．

Answer 1

分析 （1）由于遮光条通过光电门的时间极短，可以用平均速度表示瞬时速度．
（2）由题意可知，该实验中保持小车质量M不变，根据运动学公式和牛顿第二定律表示出变量之间的关系求解．

解答 解：（1）由于遮光条通过光电门的时间极短，可以用平均速度表示瞬时速度v=$\frac{d}{△t}$；
（2）由题意可知，该实验中保持小车质量M不变，因此有：v²=2as，a=$\frac{{v}^{2}}{2s}=\frac{{d}^{2}}{2s△{t}^{2}}$，
而a=$\frac{F}{M}$=$\frac{mg}{M}$，
而实际的操作中，小物块的重力提供小车与小物块共同的加速度，即：$a′=\frac{mg}{m+M}$，此时的拉力：$F=Ma′=\frac{Mmg}{m+M}＜mg$；
故答案为：（1）$\frac{d}{△t}$；（2）$\frac{{d}^{2}}{2s△{t}^{2}}$，＜

点评 该题考查加速度的测量，处理实验时一定要找出实验原理，根据实验原理我们可以寻找需要测量的物理量和需要注意的事项．