Question

2． 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)帶動下向右做勻加速運動，并通過速度傳感器測出擋光片Ⅰ、擋光片Ⅱ經(jīng)過速度傳感器時的速度．通過計算機(jī)程序顯示出小球的質(zhì)量．
（1）根據(jù)題目的描述，請寫出測量的實驗原理由運動學(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)過兩個檔光片所用的時間t
（3）請寫出計算機(jī)編程顯示質(zhì)量的函數(shù)關(guān)系式（用上述物理量表示）$\frac{Ft}{{v}_{2}-{v}_{1}}$．

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，本實驗要測量物體的質(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動學(xué)結(jié)合的方法求解質(zhì)量；先由運動學(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，已知兩點間的速度，則由v=v₀+at可知，還應(yīng)測量經(jīng)過這兩個檔光片所用的時間t；
（3）加速度a=$\frac{{v}_{2}-{v}_{1}}{t}$，由牛頓第二定律可知：F=ma；
m=$\frac{F}{a}$=$\frac{Ft}{{v}_{2}-{v}_{1}}$；
故答案為：（1）由運動學(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)過兩個檔光片所用的時間t；（3）$\frac{Ft}{{v}_{2}-{v}_{1}}$

點評 本題為探究型實驗，要通過實驗描述能找出實驗原理，再結(jié)合給出的條件明確計算方法；對學(xué)生的分析問題能力要求較高．