题目内容

为了探究加速度与力的关系，使用如图1的气垫导轨装置进行实验．其中G1、G2为两个光电门，它们与数字计时器相连，当滑行器通过G1、G2光电门时，光束被遮挡的时间△t1、△t2都可以被测量并记录，滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M，挡光片宽度为D，两个光电门间距离为x，牵引砝码的质量为m．回答下列问题：
（1）实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉，使气垫导轨水平，其方法是：在不挂砝码的情况下，将滑行器自由放在导轨上，如果滑行器能在任意位置静止不动，或轻轻推滑行器后，能使滑行器______运动，说明气垫导轨是水平的．

（2）若取M=0.4kg，改变m的值，进行多次实验，以下m的取值最不合适的一个是______．
A．m1=5gB．m2=15gC．m3=40gD．m4=400g
（3）在此实验中，需要测得每一个牵引力对应的加速度，其中求得的加速度的表达式为a=______（用△t1、△t2、D、x表示）．
（4）在验证牛顿第二定律的实验中，某同学作出的a-
1
M
关系图象如图2．从图象可以看出，作用在研究对象上的恒力F=______N，当物体的质量M=5kg时，它的加速度a=______m/s2．
（1）如果滑行器能在任意位置静止不动，或轻轻推滑行器后，能使滑行器匀速运动，说明气垫导轨是水平的．
（2）根据牛顿第二定律得，整体的加速度a=
mg
M+m
，隔离对滑行器分析，绳子的拉力F=Ma=
Mmg
M+m
=
mg
1+
m
M
，知到那个m远小于M时，砝码的重力等于滑行器的合力．所以最不合适的是：D．
（3）滑行器通过光电门1、2的速度v1=
D
△t1
，v2=
D
△t2
，根据速度位移公式v22-v12=2ax
得，a=
v22-v12
2x
=
(
D
△t2
)2-(
D
△t1
)2
2x
．
（4）图线的斜率等于恒力F的大小，即F=
1
0.4
=2.5N，则物体的质量M=5kg时，它的加速度a=
F
M
=
2.5
5
m/s2=0.5m/s2．
故答案为：（1）匀速 （2）D （3）
(
D
△t2
)2-(
D
△t1
)2
2x
，
（4）2.5，0.5
练习册系列答案
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对下列有关现象，分析正确的是（　　）
A．自由下落的物体完全失重，没有惯性
B．汽车在行驶时没有惯性，刹车时有惯性
C．落水狗上岸后甩动身体能抖落水滴是因为水滴具有惯性
D．宇航员能在太空中“漂浮”是因为太空中的物体没有惯性
在探究加速度与质量的关系的实验中：
（1）当作用力一定时，测得小车在不同质量下运动的加速度，如表所示：
a/m?s-20.50.250.1670.1250.1
m/kg0.20.40.60.81.0
1
m
/kg-1		______________________________
填写完表格，并在图中画出a-
1
m
图线．
（2）根据以上实验图线分析，你可以归纳得到的结论是：______．
如图甲所示，力传感器A与计算机相连接，可获得力随时间变化的规律．将力传感器固定在光滑水平桌面上，测力端通过轻质细绳与一滑块相连，调节传感器高度使细绳水平，滑块放在较长的小车上，滑块的质量m=1.0kg，小车的质量为M=0.65kg．一根轻质细绳跨过光滑的定滑轮，其一端连接小车，另一端系一只空沙桶，调节滑轮可使桌面上部细绳水平，整个装置先处于静止状态．现打开传感器的同时缓慢向沙桶里倒入沙子，当小车刚好开始运动时，立即停止倒沙子．若力传感器采集的F-t图象如乙图所示，请结合该图象，求：（重力加速度g=10m/s2）

（1）小车刚开始运动时沙桶及所装沙子的总质量m0和滑块与小车间的动摩擦因数μ；
（2）小车运动稳定后的加速度大小．
实验探究加速度与力、质量的定量关系，下列认识正确的是（　　）
A．F、m和a三个物理量都有直接测量的工具
B．实验时为消除摩擦力对小车运动的影响，要将木板无滑轮的一端垫高，直到小车不挂重物时也能自己沿长木板运动起来
C．实验时重物通过细绳拉小车的力要比重物的重力小
D．根据实验数据，得到的F不变时的a-m图象是过原点的倾斜直线
在探究加速度a与力F、质量m的关系实验中，三个小组分别采用了图甲、图乙、图丙不同的实验器材进行．乙组不同于甲组的是长木板的右端垫着小木块，丙组不同的是用气垫导轨代替长木板、数字计时器代替打点计时器（遮光条通过每个光电门需要的时间t都可以直接显示出来）．
（1）若先探究a与F的关系，则应保持实验器材中______不变；实验中测F应该测的是______，在三组器材中测F时产生系统误差最大的是______，乙组中采取减小系统误差的关键是______．三个组测量了数据后描绘的a-F图象有所不同，其中有一组得到的如图丁所示，这是______组器材测得的结果．（每空1分）
（2）用丙组做实验时两个光电门间距是30cm，遮光条的宽度为1cm，它通过光电门1和2时需要的时间分别显示为0.1s和0.025s，计算小车经过两个光电门时的速度为v1=______m/s，v2=______m/s，由此计算出小车的加速度a=______m/s2．
图为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置示意图A．实验小组利用此装置来探究：在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量间的关系．图中打点计时器的电源为50Hz的交流电源．
①实验中，为了保证在改变小车中砝码的质量时，小车所受的拉力近似不变，则应满足的条件是：小吊盘和盘中物块的质量之和______小车和砝码的总质量．（填“接近于”、“远大于”或“远小于”）
②下图B是实验小组得到的一条纸带，两个相邻计数点的间距为s1、s2．由图可读出s1=______cm，由此求得加速度的大小a=______m/s2．（保留小数点后两位有效数字）
③图C为实验小组以小车和砝码总质量
1
m
为横坐标，小车的加速度a为纵坐标，在坐标纸上作出的a-
1
m
关系图线．由图可分析得出：加速度与质量成______关系，（填“成正比”或“成反比”）；图线不过原点说明实验有误差，引起这一误差的主要原因是平衡摩擦力时长木板的倾角______（填“过大”或“过小”）．
观察物体的运动，我们发现加速度、物体受力和物体质量三者的关系可能是（　　）
①物体质量一定时，受力越大，其加速度越大
②物体质量一定时，受力越大，其加速度越小
③物体受力一定时，它的质量越大，其加速度越大
④物体受力一定时，它的质量越大，其加速度越小．
A．①②B．③④C．①④D．②③
太空授课中，王亚平成功地制成了晶莹剔透的大水球，并用注射器在水球中注入了红色的液体，最终看到了红色液体充满了整个水球。有关这个现象，下列说法错误的是
A．大水球处于完全失重状态
B．大水球处于平衡状态　
C．大水球成球形是因为水的表面张力　
D．红色液体的扩散反映了液体分子的无规则运动

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