题目内容

16.为了探究质量一定时加速度与力的关系,一同学设计了如图1所示的实验装置.其中M为带滑轮的小车的质量,m为砂和砂桶的质量.(滑轮质量以及轮轴的摩擦可以忽略不计,小车与桌面的摩擦不计)

(1)实验时,一定要进行的操作是BD.
A.用天平测出砂和砂桶的质量
B.小车靠近打点计时器,先接通电源,再释放小车,打出一条纸带,同时记录弹簧测力计的示数
C.为减小误差,实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M
D.改变砂和砂桶的质量,打出多条纸带,获取多组实验数据,建立a-F图象.
(2)该同学在实验中得到如图2所示的一条纸带(两计数点间还有4个点没有画出),已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电,根据纸带可求出小车的加速度为0.476m/s2(结果保留三位有效数字). 
(3)根据实验数据,建立a-F图象为过原点的直线,由图象可得实验结论:质量不变,加速度与合力成正比.

分析 (1)解决实验问题首先要掌握该实验原理,了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项;
(2)依据逐差法可得小车加速度.
(3)在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,应采用控制变量法,根据a-F图象,得出a与F的关系.

解答 解:(1)AC、本题拉力可以由弹簧测力计测出,不需要用天平测出砂和砂桶的质量,也就不需要使小桶(包括砂)的质量远小于车的总质量,故AC错误.
B、打点计时器运用时,都是先接通电源,待打点稳定后再释放纸带,该实验探究加速度与力和质量的关系,要记录弹簧测力计的示数,故B正确;
D、改变砂和砂桶质量,即改变拉力的大小,打出几条纸带,研究加速度随F变化关系,故D正确;
故选:BD.
(2)由于两计数点间还有4个点没有画出,故单摆周期为0.1s,
由△x=aT2可得:a=$\frac{0.0282+0.0330+0.0381-0.0142-0.0191-0.0232}{9×0.{1}^{2}}$=0.476m/s2.
(3)在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,为研究加速度与力的关系,应保持物体的质量不变,从图象可知,质量不变,加速度与合力成正比.
故答案为:(1)BD;(2)0.476;(3)质量不变,加速度与合力成正比.

点评 解决实验问题首先要掌握该实验原理,了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项,小车质量不变时,加速度与拉力成正比,对a-F图来说,图象的斜率表示小车质量的倒数.

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