题目内容

16.“探究加速度与物体的关系”的实验装置如甲所示.

(1)在没有平衡小车与桌面之间摩擦力的情况下,打出了一条如图乙所示的纸带.计时器打点的时间间隔为0.02s.从比较清晰的点起,每5个点取一个计数点,量出相信两计数点之间的距离如图乙所示,则小车的加速度a=1.29m/s2
(2)平衡摩擦力后,砝码盘中的砝码不变,改变小车的质量,测量小车的加速度.根据测得的小车的加速度a与小车质量m的各组实验数据,作出a-$\frac{1}{m}$的关系图线如图丙所示,可以看出,a-$\frac{1}{m}$图线有弯曲,原因是小车的质量太小,不能满足实验条件“小车的质量远大于砝码盘和砝码的总质量”.

分析 (1)根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以使用逐差法求出加速度的大小;
(2)根据该实验的实验原理和数据处理以及注意事项,知道实验误差的来源.

解答 解:(1)计时器打点的时间间隔为0.02s.每5个点取一个计数点,则T=5t=0.1s
设0到1之间的距离为x1,以后各段分别为x2、x3、x4、x5、x6
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,
得:x4-x1=3a1T2 
x5-x2=3a2T2 
x6-x3=3a3T2 
为了更加准确的求解加速度,我们对三个加速度取平均值,得:a=$\frac{1}{3}$(a1+a2+a3)
即:a=$\frac{{x}_{4}+{x}_{5}+{x}_{6}-{x}_{1}-{x}_{2}-{x}_{3}}{9{T}^{2}}$=$\frac{0.0648+0.0779+0.0908-0.0262-0.0392-0.0520}{9×0.{1}^{2}}$ m/s2=1.29m/s2
说明平衡时垫的过高,为平衡摩擦力还应适当减小木板与桌面的夹角,直至打点均匀为止.
(2)从图象上可以看出:F从0开始增加,砝码的质量远小于车的质量,慢慢的砝码的质量在增加,那么在后面砝码的质量就没有远小于车的质量呢,那么绳子的拉力与砝码的总重力就相差大呢.所以原因是砝码的质量没有远小于车的质量.
故答案为:(1)1.29;(2)小车的质量太小,不能满足实验条件“小车的质量远大于砝码盘和砝码的总质量”

点评 本题借助实验考查了匀变速直线的规律以及推论的应用,在平时练习中要加强基础知识的理解与应用,提高解决问题能力.

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