(2010?泰州三模)某研究性學(xué)習(xí)小組采用如圖甲所示的裝置,探究物體的加速度與所受合外力的關(guān)系.提供器材有:氣墊導(dǎo)軌(總長(zhǎng)度為L(zhǎng))、滑塊(總質(zhì)量為m,裝有寬度為d的遮光板)、光電門(mén)兩只(配接數(shù)字計(jì)時(shí)器)、木塊若干、米尺.在一次實(shí)驗(yàn)中,測(cè)出兩光電門(mén)AB間的距離為L(zhǎng).,導(dǎo)軌頂端距水平面的高度為h,接通氣源,讓滑塊從導(dǎo)軌頂端由靜止開(kāi)始向下運(yùn)動(dòng),讀出遮光板通過(guò)光電門(mén)1的時(shí)間為t
l,通過(guò)光電門(mén)2的時(shí)間為t
2,重力加速度為g
(1)通過(guò)改變氣墊導(dǎo)軌與水平面的夾角,改變合外力大小,探究滑塊從導(dǎo)軌頂端由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的加速度與所受合外力的關(guān)系.上述實(shí)驗(yàn)中滑塊所受合外力大小可表示為F=
,加速度大小為a=
.
(2)該小組測(cè)得多組數(shù)據(jù),描點(diǎn)作出了如圖乙所示的a-F圖線,圖線不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的主要原因是
圖線中看出F不等于零時(shí),加速度還為零,說(shuō)明滑塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到阻力的緣故
圖線中看出F不等于零時(shí),加速度還為零,說(shuō)明滑塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到阻力的緣故
.
(3)利用同樣的裝置可以驗(yàn)證機(jī)械能守恒.滑塊在AB間運(yùn)動(dòng)過(guò)程機(jī)械能守恒的表達(dá)式可表示為
.實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,滑塊有機(jī)械能的損失,原因是要克服空氣阻力做功.在甲圖中,保持其他條件不變,只調(diào)整光電門(mén)2的位置,增大Lo,發(fā)現(xiàn)空氣的平均阻力f隨之增大,究其本質(zhì),說(shuō)明空氣阻力與
速度
速度
有關(guān).