题目内容
9.在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,某同学使用了如图1所示的装置,计时器打点频率为50Hz.(1)该同学得到一条纸带,在纸带上取连续的六个点,如图2所示,自A点起,相邻两点间的距离分别为10.0mm、12.0mm、14.0mm、16.0mm、18.0mm,则打E点时小车的速度为0.85m/s,打A、F两点的过程中小车的平均速度为0.7m/s,小车的加速度为5m/s2.
(2)该同学要探究小车的加速度a和质量M的关系,应该保持细线对车的拉力F 不变;若该同学要探究加速度a和拉力F的关系,应该保持小车的质量M不变.
(3)该同学通过数据的处理作出了a-F图象,如图3所示,则
①图中的直线不过原点的原因是平衡摩擦力时木板的右端垫得过高.
②图中的力F理论上指B,而实验中却用A表示.(选填字母符号)
A.砂和砂桶的重力 B.绳对小车的拉力
③此图中直线发生弯曲的原因是砂和砂桶的质量没有远小于车的质量.
分析 该实验是探究加速度与力、质量的三者关系,研究三者关系必须运用控制变量法.
纸带法实验中,若纸带匀变速直线运动,测得纸带上的点间距,利用匀变速直线运动的两个推论,可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度.
清楚实验中物理量的测量和替代条件.
解答 解:(1)利用匀变速直线运动的推论得出:
vE=$\frac{{x}_{DF}}{{t}_{DF}}$=$\frac{0.016+0.018}{2×0.02}$=0.85m/s
E点时小车的速度为A、F两点的过程中小车的平均速度为:
vAF=$\frac{{x}_{AF}}{{t}_{AF}}$=$\frac{0.01+0.012+0.014+0.016+0.018}{5×0.02}$=0.7m/s
小车的加速度为a=$\frac{△x}{{t}^{2}}$=$\frac{0.012-0.01}{0.0{2}^{2}}$m/s2=5m/s2
(2)该同学要探究小车的加速度a和质量M的关系,应该保持细线对车的拉力F不变;若该同学要探究加速度a和拉力F的关系,应该保持小车的质量M不变.
(3)①图中当F=0时,a≠0.也就是说当绳子上没有拉力时,小车的加速度不为0,说明小车的摩擦力小于重力的分力,所以原因是实验前木板右端垫得过高.
②图中的力F理论上指绳对小车的拉力,故选B.
而实验中却用砂和砂桶的重力表示,故选A.
③从图象上可以看出:F从0开始增加,砂和砂桶的质量远小于车的质量,慢慢的砂和砂桶的重力在增加,那么在后面
砂和砂桶的质量就没有远小于车的质量呢,那么绳子的拉力与砂和砂桶的总重力就相差大呢.
所以原因是砂和砂桶的质量没有远小于车的质量.
故答案为:(1)0.85,0.7,5;
(2)细线对车的拉力F,小车的质量M;
(3)①平衡摩擦力时木板的右端垫得过高;
②B,A;
③砂和砂桶的质量没有远小于车的质量.
点评 实验问题需要结合物理规律去解决.
对于实验我们要清楚每一项操作存在的理由.其中平衡摩擦力的原因以及做法在实验中应当清楚.
数据处理时注意单位的换算.
| A. | 牛顿发现了万有引力定律并测定了引力常量 | |
| B. | 伽利略发现了行星运动三定律 | |
| C. | 安培发现了电流的磁效应 | |
| D. | 法拉第最先在物理学中引入电场和电场线的概念 |
| A. | 受迫振动的频率与振动系统的固有频率有关 | |
| B. | 光在真空中传播的速度在任何参考系中都是相同的 | |
| C. | 牛顿环是由光的衍射产生的 | |
| D. | 光的偏振现象证实光是横波 |
| A. | 只增加绳的长度 | B. | 只减小重物的重量 | ||
| C. | 只将手指向下移动 | D. | 只将手指向上移动 |
| A. | 当橡皮绳达到原长后人开始做减速运动 | |
| B. | 整个下落过程中人的机械能守恒 | |
| C. | 当橡皮绳的弹力刚好等于人的重力时人的加速度最大 | |
| D. | 当人达到最低点时加速度数值最大,且一定大于重力加速度g的值 |