题目内容
【题目】某同学验证物体质量一定时加速度与合力的关系,实验装置如图1所示.主要思路是,通过改变悬挂小钩码的质量,改变小车所受拉力,并测得小车的加速度.将每组数据在坐标纸上描点、画线,观察图线特点.
(1)实验中应该满足:钩码的质量m和小车质量M的关系为:________________.
(2)如图2所示为本实验中得到的一条清晰纸带,纸带上两相邻计数点的时间间隔T=0.10s,其中x1=7.05cm、x2=7.68cm、x3=8.33cm、x4=8.95cm、x5=9.61cm、x6=10.26cm.为了尽量减小误差,则用T、x1、x2…x6表示小车加速度大小a=_________,计算得加速度大小a=________m/s2(计算结果保留两位有效数字).
(3)经过6次实验,获得了6组对应的小车所受合力F、小车加速度a的数据,在坐标纸上描点、画线,得到如图3所示的a-F图线.发现图线不过原点,经排查发现:并非人为的偶然误差所致,那么,你认为出现这种结果的原因可能是:______________。学习牛顿第二定律后,你认为,图3中图线的斜率表示_______________。
【答案】m远小于M 0.64 小车前进过程中受到滑动摩擦力
【解析】
试题
(1)[1]该实验装置中,把砝码重力作为小车拉力,而事实上,小车和砝码一起匀加速,砝码重力是整体的合力,即
,
绳子拉力
,
只有m远小于M时,绳子拉力才近似等于砝码重力.
(2)[2]匀变速直线运动连续相等时间间隔内通过的位移之差即,题目中给出了6个连续相等的时间间隔内的位移,如果我们用
,……
最终求得的加速度求平均加速度就会变成,
最终数据只用了2个,无法减小误差,我们选择用
,,
最终的表达式为
,
[3]带入计算
;
(3)[4]观察图像可以发现,在加速度等于0,力F还不等于0,说明除F外还有别的力与F平衡,所以受到的有滑动摩擦力,
[5]根据牛顿第二定律有可知a-F图象的斜率表示小车质量M的倒数所以斜率为: