Question

8．太空中的物體處于完全失重狀態(tài)，無法用天平直接測量其質(zhì)量．為測定一小球的質(zhì)量，將小球放在帶有壓力傳感器的小車上，小車在電機(jī)帶動(dòng)下向右做勻加速運(yùn)動(dòng)，并通過速度傳感器測出擋光片Ⅰ、擋光片Ⅱ經(jīng)過速度傳感器時(shí)的速度．通過計(jì)算機(jī)程序顯示出小球的質(zhì)量．
（1）根據(jù)題目的描述，請寫出測量的實(shí)驗(yàn)原理由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解加速度，再由牛頓第二定律求解質(zhì)量．
（2）若已經(jīng)測得擋光片Ⅰ、Ⅱ通過速度傳感器的速度分別為v₁、v₂，壓力傳感器的示數(shù)為F，則還需要測量的物理量是（并用字母表示）小球經(jīng)過兩個(gè)檔光片所用的時(shí)間t．
（3）請寫出計(jì)算機(jī)編程顯示質(zhì)量的函數(shù)關(guān)系式（用上述物理量表示）m=$\frac{Ft}{{v}_{2}-{v}_{1}}$．．

Answer 1

分析 由題意及儀器描述可知采用的測量原理，根據(jù)原理明確應(yīng)測量的物理量，再由對應(yīng)的物理規(guī)律求解質(zhì)量的表達(dá)式．

解答 解：（1）根據(jù)題意可知，本實(shí)驗(yàn)要測量物體的質(zhì)量，而通過壓力傳感器測出壓力，根據(jù)傳感器明確速度，故一定是采用牛頓第二定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)結(jié)合的方法求解質(zhì)量；先由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解加速度，再由牛頓第二定律求解質(zhì)量；
（2）要求解質(zhì)量，應(yīng)求解加速度，由題意可知，已知兩點(diǎn)間的速度，則由v=v₀+at可知，還應(yīng)測量經(jīng)過這兩個(gè)檔光片所用的時(shí)間t；
（3）物體的加速度a=$\frac{{v}_{2}-{v}_{1}}{t}$，根據(jù)牛頓第二定律得，F(xiàn)=ma，解得m=$\frac{F}{a}=\frac{Ft}{{v}_{2}-{v}_{1}}$．
故答案為：（1）由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解加速度，再由牛頓第二定律求解質(zhì)量；（2）小球經(jīng)過兩個(gè)檔光片所用的時(shí)間t；（3）m=$\frac{Ft}{{v}_{2}-{v}_{1}}$．

點(diǎn)評 本題為探究型實(shí)驗(yàn)，要通過實(shí)驗(yàn)描述能找出實(shí)驗(yàn)原理，再結(jié)合給出的條件明確計(jì)算方法，對學(xué)生的分析問題能力要求較高．