Question

【题目】某探究学习小组的同学要验证“牛顿第二定律”，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砝码盘．实验首先保持轨道水平，通过调整砝码盘里砝码的质量让小车做匀速运动以实现平衡摩擦力，再进行后面的操作，并在实验中获得以下测量数据：小车、力传感器和挡光板的总质量M，平衡摩擦力时砝码和砝码盘的总质量m0，挡光板的宽度d，光电门1和2的中心距离s.

(1)该实验是否需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于车的质量？________(填“需要”或“不需要”)

(2)实验需用游标卡尺测量挡光板的宽度d；

(3)某次实验过程：力传感器的读数为F，小车通过光电门1和2的挡光时间分别为t1、t2(小车通过光电门2后，砝码盘才停止下落)，已知重力加速度为g，则该实验要验证的表达式是_______．（用题中所给字母符号表示）

Answer 1

【答案】不需要

【解析】

（1）该实验中由于已经用传感器测出绳子拉力大小，不是将砝码和砝码盘的重力作为小车的拉力，故不需要满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量。
（2）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：v1＝
滑块通过光电门2速度为：v2＝
根据功能关系需要验证的关系式为：(F-f)s＝Mv22Mv12，其中f=m0g
即：