题目内容

“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”的实验装置如图(1)所示.

①在平衡小车与桌面之间摩擦力的过程中,打出了一条纸带如图(2)所示,打点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,量出相邻计数点之间的距离如图中标示,该小车的加速度a=
0.16
0.16
m/s2.(结果保留两位有效数字)
②平衡摩擦力后,改变砝码盘中砝码的数量,多次重复测量,在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线(如图(3)所示).此图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是
C
C

A.小车与轨道之间存在摩擦
B.导轨保持了水平状态
C.砝码盘和砝码的总质量太大
D.所用小车的质量太大.
分析:(1)小车做匀加速直线运动,可利用匀变速直线运动的推论△x=aT2求解加速度.
(2)根据图象得出变量之间的关系,知道钩码所受的重力作为小车所受外力的条件.
解答:解:(1)每5个点取一个计数点,相邻计数点之间时间间隔是0.1s
设第一段位移为x1,第二段位移为x2,由:△x=aT2得:
a=
x2-x1
T2
=
0.0368-0.0352
0.12
m/s2=0.16m/s2

(2)数据处理时:设小车的质量为M,砝码和托盘的总质量为m,F=mg由牛顿第二定律得:
小车的加速度为:a=
F
M
=
mg
M
这是理论值.
由牛顿第二定律得
对于小车个钩码组成的整体:a=
F
M+m
=
mg
m+M
这是真实值.
所以:只有当M>>m时:a=
F
M+m
=
mg
m+M
≈
mg
M
a与F才成线性关系.
所以AB段明显偏离直线的原因是m太大了.
A:图象是从零点开始的,故小车与轨道间的摩擦力为零.故A错误.
B:图象是从零点开始的,故小车与轨道间的摩擦力为零.导轨水平无影响.故B错误.
C:只有当M>>m时:a=
F
M+m
=
mg
m+M
≈
mg
M
a与F才成线性关系.所以AB段明显偏离直线的原因是m太大了.故C正确.
D:只有当M>>m时:a=
F
M+m
=
mg
m+M
≈
mg
M
a与F才成线性关系.故小车质量大更容易满足M>>m.故D错误.
故选:C
 答案为(1)0.16  (2)C
点评:①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.
②不管是考查什么实验,首先要找到实验原理,我们就可以根据实验原理找需要的实验仪器,找实验时需要注意的问题,列式求解一些需要的物理量.
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