题目内容

20.某同学利用如图1所示装置研究外力与加速度的关系.将力传感器安装在置于水平轨道的小车上,通过细绳绕过定滑轮悬挂钩码,小车与轨道及滑轮间的摩擦可忽略不计.开始实验后,依次按照如下步骤操作:
①同时打开力传感器和速度传感器;
②释放小车;
③关闭传感器,根据F-t,v-t图象记录下绳子拉力F和小车加速度a.
④重复上述步骤.

(1)某次释放小车后得到的F-t,v-t图象如图2所示.根据图象,此次操作应记录下的外力F大小为0.79N,对应的加速度a为1.8m/s2.(保留2位有效数字)
(2)利用上述器材和过程得到的多组数据作出小车的加速度a随F变化的图象(a-F图象),如图3所示.若图线斜率为k,则安装了力传感器的小车的质量为$\frac{1}{k}$.

分析 (1)了解该实验装置,知道实验过程中小车的运动情况.根据F-t,v-t图象求出F大小和a的大小,
(2)根据a=$\frac{F}{m}$可知a-F图象知道理论上直线斜率应等于小车质量的倒数

解答 解:(1)根据v-t图象得到0.8s前小车是静止的,0.8s后小车做匀加速运动,所以此次操作应记录下的外力F大小为:F=0.785N=0.79N,
根据v-t图象的斜率求出加速度:a=$\frac{△v}{△t}=\frac{1.84}{1.80-0.80}$=1.8m/s2
(2)根据a=$\frac{F}{m}$可知a-F图象知道理论上直线斜率应等于小车质量的倒数,则小车的质量为m=$\frac{1}{k}$.
故答案为:(1)0.79,1.8;(2)$\frac{1}{k}$

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.
通过作图法研究两个变量之间的关系是物理里常用的一种手段,只有直线图形可以清楚地说明两变量之间的关系

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