题目内容
【题目】在“探究加速度大小与力、质量的关系"时采用如图所示的实验装置,小车及车中砝码质量为M .砂桶和砂的质量为m。
(1)实验中,需要在木板的右端垫上一个小木块,其目的是_______。
(2)某同学在保持砂桶和砂质量m —定的条件下,探究小车加速度“与质量M的关系时.以下做法合理的是________
A.每次改变小车及车中砝码质量M时,不需要改变垫入的小木块的厚度
B.用天平测出m及M,直接用公式a =mg/M求出小车运动的加速度
C.利用实验中打出的纸带求加速度时,可以利用公式a=2x/t2计算
D.平衡摩擦力时,砂桶应用细线通过定滑轮系在小车上且小车后面的纸带也必须连好
(3)某同学在保持小车及车中砝码质量M—定的条件下,探究小车加速度a与外力F的 关系时,平衡摩擦力后,直接用砂桶和砂的重力作为小车受到的合外力,则实验中M 和m应满足的条件是_____;改变砂桶和砂的质量m,分别测量出小车的加速度a,以砂桶和砂的重力F为横坐标,以小车的加速度a为纵坐标,得到如图乙所示的a-F图线,则图线不通过坐标原点的主要原因是_________
【答案】 平衡摩擦力 A M >>m 平衡摩擦力过度
【解析】(1)实验时,我们认为绳子的拉力是小车受到的合外力,为达到这个目的,我们要先要将带有滑轮的木板另一端垫起,目的是平衡摩擦力;
(2)A、平衡摩擦力之后每次改变小车的质量时,不需要重新平衡摩擦力,即不需要改变垫入的小木块的厚度,故A正确;
B、小车运动的加速度是利用打点计时器打出的纸带分析求加速度,可以利用或画出
图像来求出加速度,如果用天平测出m以及小车质量M,直接用公式
求出,这是在直接运用牛顿第二定律计算的,而我们实验是在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系,故BC错误;
D、平衡摩擦力时,不需挂砂和砂桶,但小车后面必须与纸带相连,因为运动过程中纸带受到阻力,故D错误。
(3)根据牛顿第二定律得:
对m:
对M:
解得:
当时,即当砂和砂桶的总重力要远小于小车及车中砝码的重力,绳子的拉力近似等于砂和砂桶的总重力;
从图象可以看出拉力时,小车的加速度已经不为零,说明平衡摩擦力时,长木板的倾角过大了,所以图线不通过坐标原点的原因是平衡摩擦力过度,长木板的倾角过大。
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