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精英家教网人造卫星绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态,物体对支持面没有压力,所以在这种环境中已无法用天平称量物体的质量.针对这种环境,某兴趣小组通过查资料获知,:弹簧振子做简谐运动的周期为T=2π
m
k
(其中m时振子的质量,k时弹簧的劲度系数).他们设计了一种装置来间接测量物体的质量,如图1所示,A时带夹子的金属块,金属块和夹子的总质量为m0,B时待测质量的物体(可以被A上的夹子固定),弹簧的劲度系数k未知,当他们有一块秒表.
(1)请你简要地写出测量待测物体质量的方法,测量的物理量用字母表示
①
 
;
②
 
.
(2)用所测物理量和已知物理量求待测物体质量的计算式为m=
 

(3)由于在太空中受到条件闲置,只能把该装置放在如图2所示的粗糙的水平桌上进行操作,则该操作对该实验结果
 
(填“有”或“无”)影响,因为
 
.
分析:(1)分别测出不放B时和将B固定在A上时弹簧振子完成30次全振动的时间.
(2)根据T=
t
30
求出弹簧振子的周期,根据弹簧振子做简谐运动的周期公式T=2π
m
k
,求出待测物体质量.
(3)在太空中把该装置放在如图2所示的粗糙的水平桌上进行操作时,由于装置处于完全失重状态,对支持面没有压力,该装置不受摩擦力,弹簧振子的周期不变.
解答:解:(1)①运用累积法测量周期:不放B时用秒表测出弹簧振子完成30次全振动的时间t1,弹簧振子的周期T1=
t1
30
,
②将B固定在A上,用秒表测出弹簧振子完成30次全振动的时间t2,弹簧振子的周期T2=
t2
30
.
(2)根据T=
t
30
分别得出两种情况下弹簧振子的周期T1=
t1
30
,T2=
t2
30
,代入弹簧振子做简谐运动的周期公式T=2π
m
k
得:T1=2π
m0
k
,T2=2π
m+m0
k
,
联立以上几式得
   m=
t22-t12
t12
m0

(3)在太空中把该装置放在如图2所示的粗糙的水平桌上进行操作时,由于装置处于完全失重状态,对支持面没有压力,该装置不受摩擦力,弹簧振子的周期不变,即该操作对该实验结果没有影响.
故答案为:
(1))①不放B时用秒表测出弹簧振子完成30次全振动的时间t1.
②将B固定在A上,用秒表测出弹簧振子完成30次全振动的时间t2.
(2)
t22-t12
t12
m0

(3)无,物体与支持面之间没有摩擦力,弹簧振子的周期不变.
点评:本题测量振子的周期时不能只测一次全振动时间作为振子的周期,误差较大.此题考查运用物理知识处理实际问题的能力.
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①实验时物体与桌面间是否有滑动摩擦力?
 
(填“是”或“否”);
②实验时需要测量的物理量有物体做匀速圆周运动的周期T,以及
 
和
 
;
③待测质量表达式为m=
 
.(用②小题中的物理量表示)

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