题目内容
【题目】数字化信息系统DIS (位移传感器、数据采集器、计算机等),应用传感器和数据采集器自动获取和输入实验数据,通过计算机的快速处理得到实验的结果,提高了教学效率,使学生可以有更多的时间用于自主探究活动,改变传统的教学模式。
下面通过DIS在长木板上研究物体加速度与力的关系,如图(1)实验装置。
(1)本实验中_____(填写‘要’或者‘不要’)平衡摩擦力。
(2)本实验钩码所受的重力作为小车所受拉力,需要满足__________。
(3)改变所挂钩码的数量,多次重复测量。通过多次实验,得到的数据,画出图象(如图2所示)。
结果发现图象明显偏离直线,造成此误差的主要原因是_____
A.小车与轨道之间存在摩擦
B.导轨保持了水平状态
C.所挂钩码的总质量太大
D.所用小车的质量太大
(4)如图2,F不断增大,AB这一曲线不断延伸,那么加速度趋向值_____。如图2,F不断增大,那么绳子的拉力趋向值_____。
【答案】 (1)要; (2)钩码质量远小于小车(和位移传感器)质量; (3)C; (4)g; 小车(和位移传感器)的重量;
【解析】(1)在研究物体加速度与力的关系时,用钩码所受的重力作为小车所受的合力,所以需要平衡摩擦力;
(2) )以小车与钩码组成的系统为研究对象,系统所受的合外力等于钩码的重力mg,
由牛顿第二定律得:mg=(M+m)a,小车的加速度a=,
小车受到的拉力F=Ma=,
当m<<M时,可以认为小车受到的合力等于钩码的重力,所以应满足钩码质量远小于小车(和位移传感器)质量;
(3)A.小车与轨道之间存在摩擦,会造成图像不过原点,不会造成a-F图象偏离直线,故A错误;
B.只有导轨保持水平,小车受到的拉力才保持不变,所以导轨保持水平,不会造成a-F图象偏离直线,故B错误;
C.如果钩码的质量太大,则小车受到的合力小于钩码的重力,实验误差较大,a-F图象偏离直线,故C正确;
D.当m<<M时,可以认为小车受到的合力等于钩码的重力,a-F图象是一条直线,故D错误。
故选:C
(4)当钩码的质量远小于小车的总质量时,钩码所受的重力才能作为小车所受外力,如果增大钩码的质量,则外力增大,AB这一曲线不断延伸,根据小车的加速度a=,当M<<m时,加速度趋向为g;此时对于小车和位移传感器,F=Ma,F趋向值为小车和位移传感器的总重量。