题目内容

15.利用图1所示装置可以做力学中的许多实验

(1)以下说法正确的是B
A.利用此装置“研究匀变速直线运动”时,必须设法消除小车和木板间的摩擦力的影响
B.利用此装置探究“小车的加速度与合外力的关系”:当小车与车中砝码的总质量远大于小桶及桶中砝码的总质量时,才可以认为绳对小车的拉力大小约等于小桶及桶中砝码的总重力
C.利用此装置探究“小车的加速度与质量的关系”并用图象法处理数据时,如果画出的a-M关系图象不是直线,就可以确定加速度和质量成反比
(2)如图所示的装置做“探究加速度与力的关系”的实验:小车搁置在水平放置的长木板上,纸带连接车尾并穿过打点计时器,用来测小车的加速度a,小桶通过细线对小车施拉力F.
Ⅰ.某次实验得到的一条纸带如图2所示,从比较清晰的点起,每五个打印点取一个点作为计数点,分别标为0、1、2、3、4.测得0、1两计数点间距离s1=30.0mm,3、4两计数点间距离s4=48.0mm,则小车的加速度为0.60m/s2.(结果取两位有效数字)
Ⅱ.在保持小车质量不变的情况下,改变对小车拉力F的大小,测得小车所受拉力F和加速度a的数据如下表:
F/N0.200.300.400.500.60
a/(ms-2)0.100.210.290.410.50
①根据测得的数据,在图3中作出a-F图象.
②由图象可知,小车与长木板之间的最大静摩擦力大小为0.10N.(结果取两位有效数字)
③若要使作出的a-F图线过坐标原点,需要调整实验装置,可采取以下措施中的C
A.增加小车的质量                B.减小小车的质量
C.适当垫高长木板的右端           D.适当增加小桶内砝码质量.

分析 (1)利用图示小车纸带装置可以完成很多实验,在研究匀变速直线运动时不需要平衡摩擦力,在探究“小车的加速度与质量的关系”和探究“功与速度变化的关系”实验时,需要平衡摩擦力,当小车与车中砝码的总质量远大于小桶及桶中砝码的总质量时,才可以认为绳对小车的拉力大小约等于小桶及桶中砝码的总重力;
(2)根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小;当拉力大于等于最大静摩擦时,物体开始运动;a-F图线过坐标原点即绳子的拉力就等于小车所受的合外力,故需要平衡摩擦力,其方法是适当垫高长木板的右端.

解答 解:(1)A、此装置可以用来研究匀变速直线运动,但不需要平衡摩擦力,故A错误.
B、探究“小车的加速度与合外力的关系”:当小车与车中砝码的总质量远大于小桶及桶中砝码的总质量时,才可以认为绳对小车的拉力大小约等于小桶及桶中砝码的总重力,故B正确.
C、曲线的种类有双曲线、抛物线、三角函数曲线等多种,所以若a-m图象是曲线,不能断定曲线是双曲线,即不能断定加速度与质量成反比,应画出a-$\frac{1}{m}$图象,故C错误.
故选:B
(2)Ⅰ.每隔五个打印点取一个计数点,所以2,3两计数点间的时间间隔为T=0.1s,
根据匀变速直线运动的推论△x=aT2,有:
s4-s1=3aT2,
所以解得:a=$\frac{0.048-0.030}{0.03}=0.60m/{s}^{2}$
Ⅱ.①在a-F图象中根据所给的数据描点.作图,如图所示:
②当拉力大于等于最大静摩擦时,物体开始运动,由上问所得a-F图象可知当拉力等于0.10N时物体开始运动,故最大静摩擦力为0.10N.
③若要使作出的a-F图线过坐标原点即绳子的拉力就等于小车所受的合外力,故需要平衡摩擦力,其方法是适当垫高长木板的右端.故C正确.
故选:C.
故答案为:(1)B;(2)Ⅰ.0.60;Ⅱ.①0.10;如图所示:③C

点评 只要真正掌握了实验原理就能顺利解决此类实验题目,而实验步骤,实验数据的处理都与实验原理有关,故要加强对实验原理的学习和掌握,要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力,在平时练习中要加强基础知识的理解与应用.

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