Question

【題目】如圖所示的裝置用來驗證牛頓第二定律，水平桌面上有一個右端帶有小滑輪的長木板，木板上的小車頂端帶有凹槽，小車右端固定有遮光條，桌子上固定兩個光電門G1和G2可以記錄小車通過兩個光電門所用時間。

(1)已知小車的質量大約為一個鉤碼的質量的4倍，因此本實驗中（開始右邊有4個鉤碼）小車開始運動后繩子的拉力_______（填寫“能”或“不能”）近似等于右邊鉤碼的總重力。

(2)該同學在繩子上連接一個力的傳感器，如果有了力的傳感器，需要平衡摩擦力嗎？_______（填“需要”或“不需要”）

(3)該同學在連有傳感器條件下，按要求組裝并調整好實驗裝置，開始試驗，把小車放在第一個光電門處，從靜止開始釋放，記錄小車經過兩個光電門的時間t，以及拉力F。保持兩個光電門距離不變，改變鉤碼個數，重復試驗，記錄多組F和t。若以F為橫軸，以_______為縱軸所得圖像為過原點的直線，則達到實驗目的。

Answer 1

【答案】不能 需要平衡摩擦力

【解析】

(1)[1]不能，因為在運動中繩子拉力近似等于鉤碼重力的條件是小車的質量遠大于鉤碼總質量。

(2)[2]需要平衡摩擦力，有了力的傳感器只是知道了拉力大小。平衡了摩擦力，拉力才等于合力。

(3)[3]，因為從靜止開始計時，則：

所以

同時根據牛頓第二定律可知小車的加速度

所以

當x和m一定時，與F成正比。