题目内容
【题目】某同学利用气垫导轨验证牛顿第二定律，实验装置如图所示。气垫导轨与水平桌面的夹角为θ，导轨底端P点有一带挡光片的滑块，滑块和挡光片的总质量为M，挡光片的宽度为b，滑块与砂桶由跨过轻质光滑定滑轮的细绳相连。导轨上Q点固定一个光电门，挡光片到光电门的距离为d（重力加速度为g）。
(1)实验时，该同学进行了如下操作：
①开启气泵，调节细砂的质量，使滑块处于静止状态，则砂桶和细砂的总质量m0=__________；
②在砂桶中再加入质量为m的细砂，让滑块从P点由静止开始运动，则滑块和沙捅组成的系统受到的合外力F=____________。已知光电门记录挡光片挡光的时间为Δt，则滑块通过Q点的瞬时速度vQ=__________。
(2)滑块从P点运动到Q点过程中的加速度a＝__________。
(3)要验证牛顿第二定律，只要验证等式mg=__________成立即可（用已知量和测量到的物理量写出表达式）。
【答案】（1）①Msin θ ②mg 
（2）
（3）
【解析】
(1)①对滑块和细沙系统，由于均处于平衡状态，所以有：
，所以有
；
②在桶中再加入一质量m的细沙后，对系统来说，受到的合力当然就是mg，而挡光片通过光电门的速度
；
(2)由运动学公式，当系统向上的位移为d时，其加速度
；
(3)对系统来说，合力是mg，由牛顿第二定律得：
，代入可得
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