题目内容
7.某同学设计了如图1所示的装置来探究加速度与力的关系.弹簧秤固定在一合适的木块上,桌面的右边缘固定一个光滑的定滑轮,细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接.在桌面上画出两条平行线P、Q,并测出间距d.开始时将木块置于P处,现缓慢向瓶中加水,直到木块刚刚开始运动为止,记下弹簧秤的示数F0,以此表示滑动摩擦力的大小.再将木块放回原处并按住,继续向瓶中加水后,记下弹簧秤的示数F,然后释放木块,并用秒表记下木块从P运动到Q处的时间t.①木块的加速度可以用d、t表示为a=$\frac{2d}{{t}^{2}}$.
②改变瓶中水的质量重复实验,确定加速度与弹簧秤示数F的关系.如图2图象能表示该同学实验结果的是C.
③用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比,它的优点是BC.
A.可以改变滑动摩擦力的大小
B.可以更方便地获取更多组实验数据
C.可以更精确地测出摩擦力的大小
D.可以获得更大的加速度以提高实验精度.
分析 ①长木板做匀加速直线运动,根据位移时间关系公式列式求解加速度;
②知道减小误差的常用方法是多次测量取平均值;
③知道当水的质量远远小于木板的质量时,水的重力近似等于绳子的拉力
解答 解:①根据匀变速直线运动公式得:d=$\frac{1}{2}$at2,解得:a=$\frac{2d}{{t}^{2}}$.
(2)由牛顿第二定律可知,F-F0=ma,故a=$\frac{1}{m}$F-$\frac{{F}_{0}}{m}$,
当F1>F0时,木板才产生加速度.随着继续向瓶中加水后,矿泉水瓶的质量不断增加,
矿泉水瓶的质量不能远小于木板的质量,那么水的重力与绳子的拉力差值越来越大,则图象出现弯曲.故选:C.
(3)A、不可以改变滑动摩擦力的大小,故A错误.
B、缓慢向瓶中加水,直到木板刚刚开始运动,可以比较精确地测出摩擦力的大小,故B正确.
C、缓慢向瓶中加水,可以更方便地获取多组实验数据,故C正确.
D、并没有获得很大的加速度,可以获取多组实验数据以提高实验精度.故D错误;故选:BC.
故答案为:①$\frac{2d}{{t}^{2}}$;②C;③BC.
点评 实验要明白实验目的,懂得实验原理,科学选择器材,合理安排实验步骤,细心记录数据,认真分析和处理数据,总结实验结论.
练习册系列答案
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2.如图1为用拉力传感器和速度传感器探究“加速度与物体受力的关系”实验装置.用拉力传感器记录小车受到拉力的大小,在长木板上相距L=48.0cm的A、B两点各安装一个速度传感器,分别记录小车到达A、B时的速率.
(1)实验主要步骤如下:
①将拉力传感器固定在小车上;
②调整长木板的倾斜角度,以平衡小车受到的摩擦力,让小车在不受拉力作用时能在木板上做匀速直线运动;
③把细线的一端固定在拉力传感器上,另一端通过定滑轮与钩码相连;
④接通电源后自C点释放小车,小车在细线拉动下运动,记录细线拉力F的大小及小车分别到达A、B时的速率vA、vB;
⑤改变所挂钩码的数量,重复④的操作.
(2)表中记录了实验测得的几组数据,vB2-vA2是两个速度传感器记录速率的平方差,则加速度的表达式a=,请将表中第3次的实验数据填写完整(结果保留三位有效数字);
(3)由表中数据在坐标纸上描点并作出a~F关系图线;
(4)对比实验结果与理论计算得到的关系图线(图中已画出理论图线),造成上述偏差的原因是没有完全平衡摩擦力.
(1)实验主要步骤如下:
①将拉力传感器固定在小车上;
②调整长木板的倾斜角度,以平衡小车受到的摩擦力,让小车在不受拉力作用时能在木板上做匀速直线运动;
③把细线的一端固定在拉力传感器上,另一端通过定滑轮与钩码相连;
④接通电源后自C点释放小车,小车在细线拉动下运动,记录细线拉力F的大小及小车分别到达A、B时的速率vA、vB;
⑤改变所挂钩码的数量,重复④的操作.
(2)表中记录了实验测得的几组数据,vB2-vA2是两个速度传感器记录速率的平方差,则加速度的表达式a=,请将表中第3次的实验数据填写完整(结果保留三位有效数字);
次数 | F(N) | vB2-vA2(m2/s2) | a(m/s2) |
1 | 0.60 | 0.77 | 0.80 |
2 | 1.04 | 1.61 | 1.68 |
3 | 1.42 | 2.34 | 2.44 |
4 | 2.00 | 3.48 | 3.63 |
5 | 2.62 | 4.65 | 4.84 |
6 | 3.00 | 5.49 | 5.72 |
(4)对比实验结果与理论计算得到的关系图线(图中已画出理论图线),造成上述偏差的原因是没有完全平衡摩擦力.