题目内容
【题目】某同学利用如图装置“探究加速度与力、质量的关系”
⑴本实验采用的物理思想方法是(_________)
A.等效替代法 B.控制变量法 C.直接比较法 D.理想实验法
⑵实验中小车质量应________沙和沙桶的总质量(选填“远大于”、“远小于”或“等于”);
⑶该同学实验中打出如图2一条纸带,计时器打点的时间间隔为0.02s,从比较清晰的点起,每5个点取1个计数点,量出相邻两个计数点之间的距离分别为:OA=1.20cm,AB=1.50cm,BC=1.80cm,CD=2.10cm,则小车的加速度大小为______m/s2 (保留两位有效数字);
⑷在实验中保持小车质量不变,改变沙和沙桶的总质量,测得沙和沙桶的总重力F和加速度a的数据如下表:
F/N | 0.15 | 0.30 | 0.48 | 0.62 | 0.74 |
a/(ms﹣2) | 0.05 | 0.16 | 0.30 | 0.40 | 0.49 |
①根据测得的数据,在图3中作出 a - F 图象____;
②根据图1可知a – F 图象未过坐标原点的原因可能是_______________;
【答案】B; 远大于; 0.30; ; 实验中未平衡摩擦力(或未完全平衡摩擦力)
【解析】
小车在水平方向上受绳的拉力和摩擦力,想用让沙和沙桶总质量重力表示小车受到的合外力,首先需要平衡摩擦力;其次:设小车加速度为a,则:绳上的力为F=Ma,对让沙和沙桶总质量来说:mg-Ma=ma,即:mg=(M+m)a,如果用让沙和沙桶总质量的重力表示小车受到的合外力,则Ma=(M+m)a,必须要满足让沙和沙桶总质量远小于小车的总质量.根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小,采用描点法作出a-F图象。
(1) 探究加速度与力、质量的关系即有三个物理量,所以应选用控制变量的方法,故选:B;
(2) 为了用沙和沙桶的重力表示绳上拉力,实验中小车质量应远大于沙和沙桶的总质量;
(3) 每5个点取1个计数点,所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s,
根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小,
;
(4)①建立坐标系a-F,采用描点法,作出a-F图象如图
②由图可知,图中当F≠0时物体的加速度a=0,即只有当F增大到一定值时物体才开始具有加速度,故在物体保持静止的时候其所受的静摩擦力等于绳子的拉力,所以出现此现象的原因是没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够。