Question

【題目】用如圖a所示裝置，驗證固定轉軸物體的平衡條件為質量均勻分布的軌道，O為光滑固定轉軸一不可伸長的輕細繩，一端連在軌道D端，另一端通過光滑定滑輪連在固定的力傳感器A上調節軌道使其水平，將位移傳感器接收器B固定，使其右側面對準轉軸O點，小車E放在軌道上，使位移傳感器接收器C左側面對準轉軸O點給小車初速度，利用位移傳感器和力傳感器，測量不同時刻t小車離開O點的距離S和細繩的拉力F，計算機將數據記錄在表格．

利用上述測量數據驗證固定轉軸物體的平衡條件，還需測量的量是______ 選填下列物理量符號：軌道重量、小車和其上固定的位移傳感器發射器總重量、位移傳感器接收器的重量、軌道長度、細繩長度、力傳感器到定滑輪距離、細繩與軌道夾角

若，軌道長，以s為橫坐標，F為縱坐標，通過計算機做出圖象如圖b，由圖象可求出小車和其上固定的位移傳感器發射器總重量為______ N，該值比真實值______ 選填“偏大”“偏小”“相同”

若將小車看做質點，由圖象b可求出軌道重量為______ N，該值比真實值______ 選填“偏大”“偏小”“相同”，其原因是______ ．

Answer 1

【答案】 、、、 ；； 相同； ； 偏大； s小于小車和其上固定的位移傳感器發射器總重量的力臂

【解析】由杠桿平衡條件即實驗設計圖可知要驗證的是小車和其上固定的位移傳感器發射器總重量及其對應的力臂、軌道重量及其重力的力臂和細繩拉力及其力臂，

故除圖b給出的細繩拉力F和小車和其上固定的位移傳感器發射器對應的力臂外我們還需測得小車和其上固定的位移傳感器發射器總重量、軌道重量及其重力的力臂及細繩拉力對O點的力臂，所以，還需測量的量是、、、；

由杠桿平衡條件可得：；

所以，；

由圖b可知，，所以，，故；

杠桿平衡條件考慮了軌道重量等影響因素且、固定，沒有影響因子，所以，圖b的斜率不變，故該理論值應與實驗值相同；

由可得，所以，；

測量時，s為小車上固定的位移傳感器發射器左端；理論上應為小車及其上固定的位移傳感器發射器的質心，故s偏小，那么圖b的斜線整體上移了，即偏大，所以，偏大；