题目内容
如图所示为某同学探究小车加速度与力的关系的实验装置,他将光电门固定在水平轨道上的B点,用不同重物通过细线拉同一小车,每次小车都从同一位置A由静止释放.
(1)实验中可近似认为细线对小车的拉力与重物重力大小相等,则重物的质量m与小车的质量M间应满足的关系为______.
(2)测得遮光条的宽度d、多组重物的质量m和对应遮光条通过光电门的时间△t,并算出相应小车经过光电门时的速度v,通过描点作出线性图象,研究小车加速度与力的关系.处理数据时应作用______(选填“v-m”或“v2-m”)图象.
(3)某同学在(2)中作出的线性图象不通过坐标原点,其原因是______.
解:(1)设绳子上拉力为F,对小车根据牛顿第二定律有:F=Ma ①
对砂桶和砂有:mg-F=ma ②
由此解得:=,由此可知当M>>m时,砂和砂桶的重力等于绳子的拉力.
故答案为:M远远大于m.
(2)由题意可知,该实验中保持小车质量M不变,因此有:,由题意可知,M、s不变,画出v2-m图象,若图象为过原点的直线,则说明外力和加速度成正比,故画出v2-m图象可以直观的得出结论.
故答案为:v2-m.
(3)由(2)可知,实验时木板是水平的,没有进行平衡摩擦力操作,开始当小车挂上重物时,加速度却为零,线性图象不通过坐标原点,故导致图象不过原点的原因是木板倾角偏小.
故答案为:木板倾角偏小(或“平衡摩擦力不足”或“末完全平衡摩擦力”).
分析:(1)在运动的过程,实际上重物的重力不等于绳子的拉力,设绳子上拉力为F,对小车根据牛顿第二定律有:F=Ma;对砂桶和砂有:mg-F=ma;由此解得:=,由此可知当M>>m时,砂和砂桶的重力等于绳子的拉力;
(2)由题意可知,该实验中保持小车质量M不变,因此有:,可知画出v2-m图象可以直观的得出结论.
(3)由图可知开始有外力时,而小车的加速度为零,说明操作过程中没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足.
点评:本实验与教材中的实验有所不同,但是根据所学物理知识,明确了实验原理,即可正确解答.
对砂桶和砂有:mg-F=ma ②
由此解得:=,由此可知当M>>m时,砂和砂桶的重力等于绳子的拉力.
故答案为:M远远大于m.
(2)由题意可知,该实验中保持小车质量M不变,因此有:,由题意可知,M、s不变,画出v2-m图象,若图象为过原点的直线,则说明外力和加速度成正比,故画出v2-m图象可以直观的得出结论.
故答案为:v2-m.
(3)由(2)可知,实验时木板是水平的,没有进行平衡摩擦力操作,开始当小车挂上重物时,加速度却为零,线性图象不通过坐标原点,故导致图象不过原点的原因是木板倾角偏小.
故答案为:木板倾角偏小(或“平衡摩擦力不足”或“末完全平衡摩擦力”).
分析:(1)在运动的过程,实际上重物的重力不等于绳子的拉力,设绳子上拉力为F,对小车根据牛顿第二定律有:F=Ma;对砂桶和砂有:mg-F=ma;由此解得:=,由此可知当M>>m时,砂和砂桶的重力等于绳子的拉力;
(2)由题意可知,该实验中保持小车质量M不变,因此有:,可知画出v2-m图象可以直观的得出结论.
(3)由图可知开始有外力时,而小车的加速度为零,说明操作过程中没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足.
点评:本实验与教材中的实验有所不同,但是根据所学物理知识,明确了实验原理,即可正确解答.
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