Question

【題目】某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌驗證牛頓第二定律，實驗裝置如圖所示。氣墊導(dǎo)軌與水平桌面的夾角為θ，導(dǎo)軌底端P點有一帶擋光片的滑塊，滑塊和擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片的寬度為b，滑塊與砂桶由跨過輕質(zhì)光滑定滑輪的細(xì)繩相連。導(dǎo)軌上Q點固定一個光電門，擋光片到光電門的距離為d（重力加速度為g）。

(1)實驗時，該同學(xué)進行了如下操作：

①開啟氣泵，調(diào)節(jié)細(xì)砂的質(zhì)量，使滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，則砂桶和細(xì)砂的總質(zhì)量m0=__________；

②在砂桶中再加入質(zhì)量為m的細(xì)砂，讓滑塊從P點由靜止開始運動，則滑塊和沙捅組成的系統(tǒng)受到的合外力F=____________。已知光電門記錄擋光片擋光的時間為Δt，則滑塊通過Q點的瞬時速度vQ=__________。

(2)滑塊從P點運動到Q點過程中的加速度a＝__________。

(3)要驗證牛頓第二定律，只要驗證等式mg=__________成立即可（用已知量和測量到的物理量寫出表達式）。

Answer 1

【答案】（1）①Msin θ ②mg （2） （3）

【解析】

(1)①對滑塊和細(xì)沙系統(tǒng)，由于均處于平衡狀態(tài)，所以有：，所以有；

②在桶中再加入一質(zhì)量m的細(xì)沙后，對系統(tǒng)來說，受到的合力當(dāng)然就是mg，而擋光片通過光電門的速度；

(2)由運動學(xué)公式，當(dāng)系統(tǒng)向上的位移為d時，其加速度；

(3)對系統(tǒng)來說，合力是mg，由牛頓第二定律得：，代入可得