Question

【題目】用如圖a所示裝置，驗證固定轉(zhuǎn)軸物體的平衡條件為質(zhì)量均勻分布的軌道，O為光滑固定轉(zhuǎn)軸一不可伸長的輕細(xì)繩，一端連在軌道D端，另一端通過光滑定滑輪連在固定的力傳感器A上調(diào)節(jié)軌道使其水平，將位移傳感器接收器B固定，使其右側(cè)面對準(zhǔn)轉(zhuǎn)軸O點，小車E放在軌道上，使位移傳感器接收器C左側(cè)面對準(zhǔn)轉(zhuǎn)軸O點給小車初速度，利用位移傳感器和力傳感器，測量不同時刻t小車離開O點的距離S和細(xì)繩的拉力F，計算機(jī)將數(shù)據(jù)記錄在表格．

利用上述測量數(shù)據(jù)驗證固定轉(zhuǎn)軸物體的平衡條件，還需測量的量是______ 選填下列物理量符號：軌道重量、小車和其上固定的位移傳感器發(fā)射器總重量、位移傳感器接收器的重量、軌道長度、細(xì)繩長度、力傳感器到定滑輪距離、細(xì)繩與軌道夾角

若，軌道長，以s為橫坐標(biāo)，F為縱坐標(biāo)，通過計算機(jī)做出圖象如圖b，由圖象可求出小車和其上固定的位移傳感器發(fā)射器總重量為______ N，該值比真實值______ 選填“偏大”“偏小”“相同”

若將小車看做質(zhì)點，由圖象b可求出軌道重量為______ N，該值比真實值______ 選填“偏大”“偏小”“相同”，其原因是______ ．

Answer 1

【答案】 、、、 ；； 相同； ； 偏大； s小于小車和其上固定的位移傳感器發(fā)射器總重量的力臂

【解析】由杠桿平衡條件即實驗設(shè)計圖可知要驗證的是小車和其上固定的位移傳感器發(fā)射器總重量及其對應(yīng)的力臂、軌道重量及其重力的力臂和細(xì)繩拉力及其力臂，

故除圖b給出的細(xì)繩拉力F和小車和其上固定的位移傳感器發(fā)射器對應(yīng)的力臂外我們還需測得小車和其上固定的位移傳感器發(fā)射器總重量、軌道重量及其重力的力臂及細(xì)繩拉力對O點的力臂，所以，還需測量的量是、、、；

由杠桿平衡條件可得：；

所以，；

由圖b可知，，所以，，故；

杠桿平衡條件考慮了軌道重量等影響因素且、固定，沒有影響因子，所以，圖b的斜率不變，故該理論值應(yīng)與實驗值相同；

由可得，所以，；

測量時，s為小車上固定的位移傳感器發(fā)射器左端；理論上應(yīng)為小車及其上固定的位移傳感器發(fā)射器的質(zhì)心，故s偏小，那么圖b的斜線整體上移了，即偏大，所以，偏大；