题目内容

用斜面、小车、沙桶、沙子等器材(图1)做“探究加速度与力、质量的关系”实验,图2是实验中一条打点的纸带,相邻计数点的时间间隔为T,且间距x1,x2,x3,…,x6已量出.

(1)请写出计算加速度的表达式.
(2)图3是甲同学根据测量数据画出的a-F图象,该图象表明实验操作中存在的问题是
没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足
没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足

(3)乙、丙同学用同一装置实验,各自得到的a-F图线如图4所示,说明两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同.并比较其大小.
分析:(1)根据匀变速直线运动的推论△x=aT2,可以正确求出加速度的大小;
(2)结合拉力不等于零时加速度仍然为零确定图线不过原点的原因.
(3)根据牛顿第二定律得出a-F图线的物理意义,从而进行比较.
解答:解:(1)根据匀变速直线运动的推论△x=aT2,有:
x6-x3=3a1T2     ①
x5-x2=3a2T2      ②
x4-x1=3a3T2       ③
a=
a1+a2+a3
3

联立①②③④解得:a=
x4+x5+x6-x3-x2-x1
9T2

(2)当F不等于零时,加速度仍然等于零,物体还未开始加速运动,知没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不彻底,将木板倾斜平衡摩擦力或将倾角调大一些.
(3)a-F图线的斜率表示质量的倒数,可知两同学做实验时选择物体的质量不同,乙图线的斜率大于丙图线的斜率,则丙的质量大于乙的质量.
故答案为:(1)a=
x4+x5+x6-x3-x2-x1
9T2
.(2)没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足;(3))小车及沙子的质量不同,且m<m
点评:明确实验原理,加强基本物理知识和基本规律在处理实验中的应用.
本题考查了实验注意事项及实验数据处理,难度不大,熟练掌握基础知识即可正确解题.
练习册系列答案
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(1)①在“验证力的平行四边形定则”实验中需要将橡皮条的一端固定在水平木板上另一端系上两根细绳,细绳的另一端都有绳套(如图1所示)实验中需用两个弹簧秤分别勾住绳套,并互成角度地拉橡皮条,以下几项中必须注意的是
C
C

A.两根细绳必须等长
B.橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上
C.在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行
②某同学在做研究弹簧的形变与外力的关系实验时,将一轻弹簧竖直悬挂让其自然下垂,然后在其下部施加外力F,测出弹簧的总长度X,改变外力F的大小,测出几组数据,作出外力F与弹簧总长度X的关系图线如图2所示.(实验过程是在弹簧的弹性限度内进行的)由图可知该该弹簧的劲度系数为
20
20
N/m
(2)在做验证牛顿第二定律的实验时,回答下列问题:
(如有计算,结果保留二位有效数字)
①打点计时器应接
交流
交流
(填交流或直流)电源.
②试验中,(如甲图)为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力,先调节长木板一滑轮的高度,使细线与长木板平行,接下来将长木板的一端垫起适当的高度,让小车一头连着纸带一头连着沙桶,给打点计时器通电,轻推一下小车,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动.请指出此步骤的错漏
应该撤去沙桶
应该撤去沙桶

③如图乙所示为某次实验得到的纸带,纸带中相邻计数点间的距离已标出,相邻计数点间还有四个点没有画出.由此可求得小车的加速度大小
0.50
0.50
m/S2
④在验证当小车的质量一定其加速度与合外力F的关系时,根据实验数据作出了如图丙所示的a-F图象,则小车和砧码的总质量M为
1.0kg
1.0kg
,其图象不过原点的原因是
平衡摩擦力时斜面的倾角太小或者平衡摩擦力不够;
平衡摩擦力时斜面的倾角太小或者平衡摩擦力不够;

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