题目内容
【题目】在力学实验中,我们可以用如图实验装置完成“探究小车速度随时间的变化规律”、“探究加速度与力、质量的关系”的实验,还可以用此装置进行“验证动能定理”的实验。根据实验目的与实验原理,不同的实验有着不同的实验要求与不同的实验方法。
(1)用该装置完成下列实验,并达成实验目的,需要打出清晰的纸带条数____;
A.探究小车速度随时间的变化规律,需要一条
B.探究物体的加速度与力、质量关系,需要两条
C.验证动能定理,需要三条
D.上面三种说明均不对
(2)如果用此装置验证动能定理,即研究钩码在下降过程中,钩码的重力所做的功是否等于钩码与小车动能的增加量,则在此实验中,是否要求钩码的质量远小于小车的质量?_____(填“是”与“否”);是否需要平衡小车与木板之间的摩擦?______(填“是”与“否”);在实验中,除要测量纸带中各计数点之间的距离,是否需要测量小车与钩码的质量_____(填“需要”或“不需要”);
(3)如果某同学用此装置探究加速度与外力关系,用钩码的重力作为小车产生加速度的动力,并得到了如图所示加速度—力的图象。从探究的角度,根据此图象是否可以得出“加速度正比与外力”的结论?______(填“可以”与“不可以”);从理论上我们知道,物体的加速度正比与外力,请分析出现此图象的可能原因_____,改进实验的方法有_____。
【答案】A 否 是 需要 不可以 未满足小车质量远大于砝码质量 增加小车的质量/减小钩码的质量/以小车和钩码的整体为研究对象
【解析】
(1)[1]用该装置完成下列实验,并达成实验目的,需要打出清晰纸带的条数;
AD.探究小车速度随时间变化的规律,选一条清晰的纸带就可以了,计算出纸带上有关计数点的速度,比较各点速度与时间的变化规律即可,A正确,D错误;
B.探究物体的加速度与力、质量关系的实验中,采用控制变量法,即先确定力或质量当中一个量不变,再探究加速度与质量或力的关系,每次一个量不变时,探究其它两个量的变化关系,需要打出多条纸带,B错误;
C.验证动能定理,是探究功与动能变化量的关系,所以需要一条清晰的纸带,C错误。
故选A。
(2)[2]如果用此装置验证动能定理,钩码下降过程中,钩码的重力所做的功不等于钩码与小车动能的增加量,因为没有平衡摩擦力,在此实验中,不要求钩码的质量远小于小车的质量,因为计算的是钩码的重力对钩码和小车做功;
[3]因为探究的是钩码重力做功与钩码和小车动能的增加量关系,所以需要平衡小车与木板间的摩擦;
[4]在实验中,除要测量纸带中各计数点间的距离,还需要测量小车与钩码的质量,因为需要计算小车与钩码的动能。
(3)[5]如果用此装置探究加速度与外力的关系,用钩码的重力作为小车产生加速度的动力,根据加速度—力的图像不可以得出“加速度正比于外力”的结论;
[6]由加速度—力的图像可看出,当力增大到一定数值时再增大,加速度与力不在是线性变化关系,原因是有可能是钩码的质量偏大,未满足小车质量远大于钩码的质量造成的;
[7]改进实验的办法是增加小车的质量或者减小钩码的质量,或者以小车和钩码的整体为研究对象,