题目内容

如图1所示是某同学探究加速度与力、质量关系的实验装置.将一辆小车放在光滑的水平板上,小车前端系上细绳,绳的另一端跨过定滑轮挂一小盘,盘里放适量的砝码,盘与砝码的总质量为m,车后端连一纸带,穿过打点计时器限位孔,小车运动时带动纸带运动,通过打点计时器记录下小车运动的情况.该同学通过在小车上加减砝码改变小车的质量M,通过在盘中增减砝码改变小车所受的合力F,研究纸带算出小车运动的加速度a,几次实验数据记录如表:
1 2 3 4 5 6 7 8
M/kg 0.50 0.50 0.50 0.50 1.25 1.50 2.00 2.50
F/N 0.25 0.50 0.75 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
a/(m?s-2 0.50 1.01 1.50 1.99 0.80 0.67 0.50 0.40
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(1)在实验中为了探究小车的加速度与力和质量的关系,该同学采用了先保持小车质量M不变,研究另两个量间的关系,这种方法叫做
 

(2)通过表中1-4列数据可得到的结论是:
 
;通过表中4-8列数据可得到的结论是:
 

(3)某同学测得小车的加速度a和拉力F的数据后,依照数据正确画出a-F图象如图2示,(小车质量保持不变)图线不过原点的原因可是
 
分析:(1)研究三个变量之间的关系时,先假定其中一个量不变,研究另外两个量之间的关系,这种方法称为控制变量法.
(2)质量一定的前提下,物体的加速度与力成正比;力一定的前提下,物体的加速度与质量成反比.
(3)小车所受拉力力为某个值时,加速度仍然为零,即合外力为0,说明此时外力与摩擦力平衡,原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够.
解答:解:(1)研究三个变量之间的关系时,先假定其中一个量不变,研究另外两个量之间的关系,这种方法称为控制变量法.而在本实验中探究小车的加速度与力和质量的关系,故先保持小车质量M不变,而研究合外力和加速度两个物理量之间的关系,故为控制变量法.
(2)根据控制变量法,通过表中1-4列实验数据得质量一定的前提下,物体的加速度与合力成正比.
通过表中4-8列数据得合力一定的前提下,物体的加速度与质量成反比.
(3)图线不通过坐标原点与横坐标有截距说明:小车所受拉力力为某个值时,加速度仍然为零,即合外力为0,说明此时外力与摩擦力平衡,原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够.
故答案为:(1)控制变量法;(2)质量一定,加速度与合力成正比;合力一定,加速度与质量成反比;(3)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不够.
点评:只要真正掌握了实验原理就能顺利解决此类实验题目,而实验步骤,实验数据的处理都与实验原理有关,故要加强对实验原理的学习和掌握.
练习册系列答案
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D
D

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砝码质量m/g 100 200 300 400 500
时间t/s 21.2 30.0 36.7 42.4 47.4
此同学根据测量数据作出了m-t图象如图所示

下面请你来帮助他完成实验任务,并回答相关问题:
①根据这位同学作出的m-t图象可知,他的猜想是否正确?
不正确
不正确
(填“正确”或“不正确”)
②观察这位同学作出的m-t图线形状及走势,提出你对振动时间t与砝码质量m间关系的假设,并通过列表作出相应的图象,得出结论,写出t与m间的关系式.
如果在计算或作图时需要,可参考下面的根式表:
m 100 200 300 400 500
m
10.0 14.1 17.3 20.0 22.4
 3
m
4.6 5.8 6.7 7.4 7.9
假设:
t∝
m
或 砝码的质量与时间的平方成正比
t∝
m
或 砝码的质量与时间的平方成正比

列表:
m
/
g
m
/
g
10.0
10.0
14.1
14.1
17.3
17.3
20.0
20.0
22.4
22.4
时间t/s
时间t/s
21.2
21.2
30.0
30.0
36.7
36.7
42.4
42.4
47.4
47.4
作图:(画在答题卡的坐标纸上)
结论:
图象是一条过原点的倾斜直线,说明砝码做30次全振动的时间与其质量的平方根成正比
图象是一条过原点的倾斜直线,说明砝码做30次全振动的时间与其质量的平方根成正比

关系式:
m=0.22t2(在0.20t2-0.25t2之间均正确)
m=0.22t2(在0.20t2-0.25t2之间均正确)

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