Question

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1所示的装置，水平轨道上安装

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1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（传感器读数为零0），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，如图2所示，d=______ mm．（3）某次实验过程：力传感器的读数为F，光电计时器记录小车通过光电门1和2的挡光时间分别为t1、t2（小车通过光电门2后，砝码盘才落地），已知重力加速度为g，则该实验要验证的“牛顿第二定律”表达式是：F=M(dt2)2-(dt1)22sF=M(dt2)2-(dt1)22s．（用测量数据及已知量表示）

Answer 1

（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）游标卡尺的主尺读数为5mm，游标读数等于0.05×10mm=0.50mm，
所以最终读数为：5mm+0.50mm=5.50mm．
（3）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=

d

t1

，滑块通过光电门2速度为：v2=

d

t2

，
根据需要验证的牛顿第二定律关系式为：F=Ma，
即：F=M

( d t2 )2-( d t1 )2

2s

故答案为：（1）否；（2）5.50；（3）F=M

( d t2 )2-( d t1 )2

2s