Question

【題目】某探究學習小組的同學要驗證“牛頓第二定律（）”，他們在實驗室組裝了一套如圖所示的裝置，水平軌道上安裝兩個光電門°，小車上固定有力傳感器和擋光板，細線一端與力傳感器連接，另一端跨過定滑輪掛上砝碼盤，實驗首先保持軌道水平，通過調整砝碼盤里砝碼的質量讓小車做勻速運動以實現平衡摩擦力，再進行后面的操作，并在實驗中獲得以下測量數據：小車、力傳感器和擋光板的總質量M，平衡摩擦力時砝碼和砝碼盤的總質量，擋光板的寬度d，光電門1和2中心間的距離x。

（1）該實驗是否需要滿足砝碼和砝碼盤的總質量遠小于小車（包括力傳感器和擋光板）的質量？________（填“需要”或“不需要”）

（2）某次實驗過程中，力傳感器的讀數為F，小車通過光電門1和2的擋光時間分別為、（小車通過光電門2后，砝碼盤才落地），已知重力加速度為g，則該實驗要驗證的表達式是____________________。

Answer 1

【答案】不需要

【解析】

（1）[1]由于實驗中已給出了力傳感器，可以直接測出細線的拉力，所以不需要滿足砝碼和砝碼盤的總質量遠小于小車（包括力傳感器和擋光板）的質量。

（2）[2]小車通過光電門1時的速度為

通過光電門2時的速度為

所以根據，可得

。

由可得