题目内容

(2011?船营区模拟)某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验,图(a)为实验装置简图.(交流电的频率为50Hz)

(1)图(b)为某次实验得到的纸带,根据纸带可求出小车的加速度大小为
3.2
3.2
m/s2.(保留二位有效数字)
(2)保持砂和砂桶质量不变,改变小车质量m,分别得到小车加速度a与质量m及对应的
1
m
,数据如下表:
实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8
小车加速度
a/m?s-2
1.90 1.72 1.49 1.25 1.00 0.75 0.50 0.30
小车质量
m/kg
0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 1.00 1.67
1
m
/kg-1
4.00 3.45 3.03 2.50 2.00 1.41 1.00 0.60
请在方格坐标纸中画出a-
1
m
图线,并从图线求出小车加速度a与质量倒数
1
m
之间的关系式是
a=
1
2m
m/s2
a=
1
2m
m/s2

(3)保持小车质量不变,改变砂和砂桶质量,该同学根据实验数据作出了加速度a随合力F的变化图线如图(c)所示.
该图线不通过原点,其主要原因是
实验前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分
实验前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分
分析:纸带实验中,若纸带匀变速直线运动,测得纸带上的点间距,利用匀变速直线运动的推论,可计算出打出某点时纸带运的加速度.
根据图象运用数学知识求出物理量的关系式.
解答:解:(1)相邻的计数点之间的时间间隔为0.04s
根据运动学公式得:△x=at2
a=
△x
t2
=3.2m/s2
(2)
根据图象运用数学知识求出物理量的关系式:a=
1
2m
m/s2
(3)当F≠0时,a=0.也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为0,说明小车的摩擦力与绳子的拉力抵消呢,原因是实验前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分.
故答案为:(1)a=3.2m/s2
(2)如图所示,a=
1
2m
m/s2
(3)实验前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分
点评:直观反映两个物理量的关系是要找出这两个量的线性关系,即画出直线图象.
对于直线图象,我们一般从直线的斜率、截距、特殊点这几个方面去考虑,而斜率、截距、特殊点在物理问题中都有一定的物理意义.
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