题目内容
某实验小组设计了如图(a)所示的实验装置研究加速度和力的关系.
(1)在该实验中必须采用控制变量法,应保持
(2)图线
(3)随着钩码的数量增大到一定程度时图(b)中的图线明显偏离直线,造成此误差的主要原因是
A.小车与轨道之间存在摩擦 B.导轨保持了水平状态
C.所挂钩码的总质量太大 D.所用小车的质量太大
(4)小车和位移传感器接收部分的总质量m=
(1)在该实验中必须采用控制变量法,应保持
小车的总质量
小车的总质量
不变,用钩码所受的重力作为小车所受拉力
小车所受拉力
,用DIS测小车的加速度.通过改变钩码的数量,多次重复测量,可得小车运动的加速度a和所受拉力F的关系图象.在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验,得到了两条a-F图线,如图(b)所示.(2)图线
①
①
(选填“①”或“②”)是在轨道右侧抬高成为斜面情况下得到的.(3)随着钩码的数量增大到一定程度时图(b)中的图线明显偏离直线,造成此误差的主要原因是
C
C
.A.小车与轨道之间存在摩擦 B.导轨保持了水平状态
C.所挂钩码的总质量太大 D.所用小车的质量太大
(4)小车和位移传感器接收部分的总质量m=
0.5
0.5
kg;滑块和轨道间的动摩擦因数μ=0.2
0.2
(g取10m/s2).分析:(1)根据控制变量法,来控制小车的总质量不变,从而研究加速度与合力的关系,通过平衡摩擦力,使得小车受的拉力等于钩码所受的重力;
(2)根据图象①可知,当拉力为零时,物体已经具有加速度,②图象,有拉力时,加速度为零,由此可知,一个是由于木板倾斜的太厉害,一个没有倾斜或者倾斜的角度太小.
(3)解决实验问题首先要掌握该实验原理,了解实验的操作步骤和操作细节,理解该实验的实验原理和数据处理以及注意事项,知道实验误差的来源.
(4)根据a-F图象的特点结合牛顿第二定律求解,明确图象斜率的含义.
(2)根据图象①可知,当拉力为零时,物体已经具有加速度,②图象,有拉力时,加速度为零,由此可知,一个是由于木板倾斜的太厉害,一个没有倾斜或者倾斜的角度太小.
(3)解决实验问题首先要掌握该实验原理,了解实验的操作步骤和操作细节,理解该实验的实验原理和数据处理以及注意事项,知道实验误差的来源.
(4)根据a-F图象的特点结合牛顿第二定律求解,明确图象斜率的含义.
解答:解:(1)该实验中必须采用控制变量法,才能研究其他两个量的关系,因此当控制小车的总质量不变时,则根据小车运动的加速度a和所受拉力F的关系图象来确定两者的关系,因平衡摩擦力后,此处小车所受的拉力大小等于钩码所受的重力.
(2)由图象可知,当F=0时,a≠0.也就是说当绳子上没有拉力时小车就有加速度,该同学实验操作中平衡摩擦力过大,即倾角过大,平衡摩擦力时木板的右端垫得过高.所以图线①是在轨道右侧抬高成为斜面情况下得到的.
(3)随着钩码的数量增大到一定程度时图(b)的图线明显偏离直线,造成此误差的主要原因是所挂钩码的总质量太大,不再满足小车质量远大于钩码质量,因此我们再把用钩码所受重力作为小车所受的拉力,会导致大的误差,因此C正确,ABD错误;
(4)根据F=ma得a-F图象的斜率k=
,
由a-F图象得图象斜率k=2,所以m=0.5kg.
由a-F图象②得,当F=1N时,物体即将要滑动,此时有F=f,因此滑动摩擦力等于1N,
所以滑块和轨道间的动摩擦因数μ=
=
=0.2.
故答案为:(1)小车的总质量 小车所受拉力 (2)①(3)C (4)0.5 0.2
(2)由图象可知,当F=0时,a≠0.也就是说当绳子上没有拉力时小车就有加速度,该同学实验操作中平衡摩擦力过大,即倾角过大,平衡摩擦力时木板的右端垫得过高.所以图线①是在轨道右侧抬高成为斜面情况下得到的.
(3)随着钩码的数量增大到一定程度时图(b)的图线明显偏离直线,造成此误差的主要原因是所挂钩码的总质量太大,不再满足小车质量远大于钩码质量,因此我们再把用钩码所受重力作为小车所受的拉力,会导致大的误差,因此C正确,ABD错误;
(4)根据F=ma得a-F图象的斜率k=
1 |
m |
由a-F图象得图象斜率k=2,所以m=0.5kg.
由a-F图象②得,当F=1N时,物体即将要滑动,此时有F=f,因此滑动摩擦力等于1N,
所以滑块和轨道间的动摩擦因数μ=
f |
N |
1 |
0.5×10 |
故答案为:(1)小车的总质量 小车所受拉力 (2)①(3)C (4)0.5 0.2
点评:对于实验我们要明确实验原理、具体实验操作以及数据处理等,同时要清楚每一项操作存在的理由,只有掌握好了基本知识和基本方法才能顺利解决实验题目,所以要重视基本知识和基本方法的学习和训练.注意小车的拉力能等于重力的前提条件,并掌握图象斜率的含义.
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