题目内容
【题目】某实验小组设计了“探究加速度与合外力关系”的实验,实验装置如图所示.已知小车的质量为500克,g取10m/s2,不计绳与滑轮间的摩擦.实验步骤如下:
(1)细绳一端系在小车上,另一端绕过定滑轮后挂一个小砝码盘.
(2)在盘中放入质量为m的砝码,用活动支柱将木板固定有定滑轮的一端垫高,调整木板倾角,恰好使小车沿木板匀速下滑.
(3)保持木板倾角不变,取下砝码盘,将纸带与小车相连,并穿过打点计时器的限位孔,接通打点计时器电源后,释放小车.
(4)取下纸带后,在下表中记录了砝码的质量m和对应的小车加速度a.
(5)改变盘中砝码的质量,重复(2)(3)步骤进行实验.
① 某次实验用打点计时器(交流电的频率为50Hz)研究小车的运动,纸带记录如图所示,从O点开始每打五个点取一个计数点,根据纸带计算小车过e点的对应速度ve=______m/s,小车的加速度是______m/s2.
②某同学按照下表中的测量结果在坐标纸上作出a-mg图象
(_____________)
实验次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
m/kg | 0.02 | 0.04 | 0.05 | 0.06 | 0.07 | 0.08 | 0.10 |
a/(m·s-2) | 1.40 | 1.79 | 2.01 | 2.20 | 2.38 | 2.61 | 3.02 |
上述图象不过坐标原点的原因是:______________________________.
③根据(②)问中的图象还能求解哪些物理量?其大小为多少?______________
④你认为本次实验中小车的质量是否要远远大于砝码的质量:______(选填“是”或“否”).
【答案】0.196 3.92 没有考虑砝码盘的质量 砝码盘的质量为m=0.05kg 是
【解析】
(5)①[1] 小车过e点的对应速度为df段的平均速度
;
[2]由可得
;
②[3]在坐标纸上做出图像为
[4]当没有砝码的时候,还有加速度,说明合外力不为零,即没有考虑砝码盘的质量;
③[5]砝码盘的重力充当合外力,通过截距可以求得砝码盘的质量为m=0.05kg;
④[6]设绳中拉力为T,则对小车由牛顿第二定律可得
对钩码牛顿第二定律可得
两式联立可得,
本实验需要钩码的重力约为小车所受合力,因此需要,即需要小车质量远大于钩码质量