题目内容
2.为了探究加速度与力的关系,某同学设计了如图甲所示的实验装置,带滑轮的长木板水平放置,板上有两个相距为d的光电门,滑块通过细线与重物相连,细线的拉力F大小等于力传感器的示数.让滑块从光电门1由静止释放,记下滑块滑到光电门2的时间t.改变重物的质量从而改变细绳拉力F的大小,重复以上操作.(g=10m/s2)(1)滑块的加速度大小a=$\frac{2d}{t^2}$(用题中字母表示).
(2)若该同学在多次实验后,得出表所示数据,请根据表中数据在图乙所示的坐标纸上画出a-F图象.
(3)分析(2)中画出的a-F图象,可求出滑块与轨道间的动摩擦因数μ=0.14.(保留两位有效数字)
a/(m•s-2) | F/N | |
1 | 1.0 | 0.75 |
2 | 2.0 | 0.99 |
3 | 2.9 | 1.23 |
4 | 4.1 | 1.50 |
5 | 5.1 | 1.76 |
分析 (1)根据匀变速直线运动的位移时间公式求出滑块的加速度;
(2)依据表中数据运用描点法作出图象;
(3)知道滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图象斜率等于滑块质量的倒数.对滑块受力分析,根据牛顿第二定律求解.
解答 解:(1)根据运动学公式d=$\frac{1}{2}$at2得,a=$\frac{2d}{{t}^{2}}$.
(2)依据表中数据运用描点法作出图象,如图所示.
(3)根据F-μmg=ma得a=$\frac{F}{m}$-μg,所以滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图象斜率等于滑块质量的倒数.
由图形得加速度a和所受拉力F的关系图象斜率k=$\frac{4.5}{1.6}$=2.8,所以滑块质量m=0.36Kg,
由图形得,当F=0.5N时,滑块就要开始滑动,所以滑块与轨道间的最大静摩擦力等于0.5N,
而最大静摩擦力等于滑动摩擦力,即μmg=0.5N,
解得μ=0.14
故答案为:(1)$\frac{2d}{t^2}$
(2)如图所示
(3)0.14
点评 本题探究加速度与力的关系,主要考查解决该题关键要掌握牛顿第二定律和运动学公式的应用,运用数学知识和物理量之间关系式结合起来求解.
练习册系列答案
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A. | 在不需要考虑物体本身的大小和形状时,用质点来代替物体的方法运用了假设法 | |
B. | 根据速度的定义式v=$\frac{△x}{△t}$,当△t趋近于零时,就可以表示物体在t时刻的瞬时速度,该定义运用了极限思想法 | |
C. | 在实验探究加速度与力、质量的关系时,运用了控制变量法 | |
D. | 在推导匀变速直线运动位移公式时,把整个运动过程等分成很多小段,然后将各小段位移相加,运用了极限思想法 | |
E. | 抽水机工作时消耗水能,类似地,电灯发光时消耗电能,该方法运用了类比法 |
18.下列关于力的说法中正确的是( )
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14.用同种材料,不同粗细的均质导线绕成两个面积相同的正方形的线圈,使它们从离有理想界面的匀强磁场高度为h的地方同时自由下落,线圈平面与磁感线垂直,不计空气阻力,则( )
A. | 两线圈同时落地 | |
B. | 粗线圈先落地 | |
C. | 细线圈先落地 | |
D. | 粗线圈在穿过磁场过程中产生焦耳热较多 |