题目内容

【题目】用图(甲)所示的实验装置验证牛顿第二定律.

1)某同学通过实验得到如图(乙)所示的a-F图像,造成这一结果的原因是:在平衡摩擦力时木板与水平桌面间的倾角____________(填“偏大”或“偏小”).

2)该同学重新平衡摩擦力后进行实验,实际小车在运动过程之后所受的拉力___________(填“大于”、“小于”或“等于”)砝码和盘的总重力,为了便于探究、减小误差,应使小车质量M与砝码和盘的总质量m0满足__________的条件.

3)某同学得到如图(丙)所示的纸带,已知打点计时器电源频率为50HzABCDEFG是纸带上7个连续计数的点,这些点的间距如图中标示,其中每相邻两点间还有4个计时点未画出.根据测量结果计算:打C点时小车的速度大小为_________m/s;小车运动的加速度大小为___________m/s2.(结果保留三位有效数字)

4)如图丁所示,在某次利用上述已调整好的装置进行实验时,若保持作用在小车上且平行于木板的拉力F不变,小车自身的质量M保持不变,在小车上增加质量为m的砝码,并测出此时小车的加速度a,调整小车上的砝码,进行多次实验,得到多组数据,以小车上砝码的质量m为横坐标,相应加速度的倒数为纵坐标,在坐标纸上作出如图丁所示的-m关系图线,实验结果验证了牛顿第二定律.如果图中纵轴上的截距为b,图线的斜率为k,则小车的质量M___________.

【答案】偏大 小于 1.18m/s 1.50m/s2

【解析】

(1)[1]由图可知,拉力为0时就已经存在加速度,说明木板的倾角偏大。

(2)[2][3]由于砝码和盘加速下降,因此它们受到的拉力小于其重力。若使拉力与重力接近,应使砝码和盘的加速度足够小,即满足

(3)[4]C点时的速度等于BD段的平均速度

[5]根据逐差法计算加速度大小

代入数据整理得

(4)[6]根据牛顿第二定律

整理可得

可知

可得小车质量

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