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/(ms2

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+ma,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+ma,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) 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F0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。

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