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甲所示的裝置，水平軌道上安裝兩個光電門，小車上固定有力傳感器和檔光片，細線一端與力傳感器連接，另一端跨過定滑輪掛上砝碼盤。實驗時，調整軌道的傾角正好能平衡小車所受的摩擦力，傳感器示數為傳感器右端細線對它的拉力。（圖中未畫出）

（1）該實驗中小車所受的合力 （填“等于”或“不等于”）力傳感器（質量不計）的示數，該實驗 （填“需要”或“不需要”）滿足砝碼和砝碼盤的總質量遠小于小車的質量。

（2）實驗需用游標卡尺測量擋光片的寬度d，如圖乙所示， 。若實驗中沒有現成的擋光片，某同學用一寬度為的金屬片替代，這種做法 （填“合理”或“不合理”）。

（3）實驗獲得以下測量數據：小車和擋光片的總質量M，擋光片的寬度d，光電門1和2的中心距離s。某次實驗過程測量的數據：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、（小車通過廣電門2后，砝碼盤才落地），則該實驗要驗證的式子是 。

Answer 1

【答案】（1）等于；不需要；（2）7.35；不合理；（3）

【解析】試題分析：（1）由于裝有力傳感器，小車所受拉力大小可以從傳感器讀取，故本實驗不需要滿足砝碼和盤總質量遠小于小車總質量，且由于實驗前已經通過傾斜滑板平衡摩擦力，故小車所受到的合力等于傳感器受到的拉力；

（2）由圖示游標卡尺可知，擋光板的寬度：．實驗時把小車經過擋光片時的平均速度作為小車的瞬時速度，擋光片的寬度越窄，小車經過擋光片時的平均速度越接近小車的瞬時速度，擋光片的寬度越大，小車的速度誤差越大，不能用的金屬片替代擋光片。

（3）由于光電門的寬度很小，所以我們用很短時間內的平均速度代替瞬時速度，滑塊通過光電門1速度為：，滑塊通過光電門2速度為：，根據功能關系需要驗證的關系式為：，即：。