(2010?泰州三模)某研究性学习小组采用如图甲所示的装置,探究物体的加速度与所受合外力的关系.提供器材有:气垫导轨(总长度为L)、滑块(总质量为m,装有宽度为d的遮光板)、光电门两只(配接数字计时器)、木块若干、米尺.在一次实验中,测出两光电门AB间的距离为L.,导轨顶端距水平面的高度为h,接通气源,让滑块从导轨顶端由静止开始向下运动,读出遮光板通过光电门1的时间为t
l,通过光电门2的时间为t
2,重力加速度为g
(1)通过改变气垫导轨与水平面的夹角,改变合外力大小,探究滑块从导轨顶端由静止开始运动的加速度与所受合外力的关系.上述实验中滑块所受合外力大小可表示为F=
,加速度大小为a=
.
(2)该小组测得多组数据,描点作出了如图乙所示的a-F图线,图线不通过坐标原点的主要原因是
图线中看出F不等于零时,加速度还为零,说明滑块在运动过程中受到阻力的缘故
图线中看出F不等于零时,加速度还为零,说明滑块在运动过程中受到阻力的缘故
.
(3)利用同样的装置可以验证机械能守恒.滑块在AB间运动过程机械能守恒的表达式可表示为
.实验结果显示,滑块有机械能的损失,原因是要克服空气阻力做功.在甲图中,保持其他条件不变,只调整光电门2的位置,增大Lo,发现空气的平均阻力f随之增大,究其本质,说明空气阻力与
速度
速度
有关.