题目内容
某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合外力F关系的实验,如图所示为实验装置图。为了实验操作方便他用一些回形针来替代细砂。他的主要实验步骤如下:
a.按图把实验器材安装好,不挂砂桶,反复移动木板下的垫木直到小车做匀速
b.把细线系在小车上并绕过定滑轮悬挂砂桶,并在砂桶中放入10枚回形针(经测量每枚回形针的质量为m0=0.5g),接通电源,放在小车,打点计时器在被小车带动的纸带上打下一系列点,取下纸带,并在纸带上写上编号;
c.保持小车的质量M不变,多次改变砂桶中钓的回形针的数量n,再重复步骤b;
d.算出每条纸带对应的加速度的值;并记入下表中
e.用纵坐标表示加速度a,横坐标表示回形针的枚数n,根据表中数据作出a-n图线。
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(1)如图所示为n=30时实验得到的纸带,这位同学已算出打点计时器打下计数点“l” 时纸带的速度为vl=0.54 m/s,请你继续算出打点计时器打下计数点“3”时纸带的速度v3= m/s,表中第3次实验时小车运动的加速度大小为 m/s2。(均保留2位有效数字)。
(2)根据上表已描出部分数据点,请描出第3组数据并作出a随n变化的图线。
(3)若作出的a-n图线的斜率为k,纵坐标轴上的截距为b,则可求得小车的质量为 ;砂桶的质量为 (结果用k、b及m0等字母表示)。
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某实验小组采用如图3所示的装置探究“合力做功与动能变化的关系”。打点计时器工作频率为50Hz。
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实验的部分步骤如下:
a.将木板的左端垫起,以平衡小车的摩擦力;
b.在小车中放入砝码,纸带穿过打点计时器,连在小车后端,用细线连接小车和钩码;
c.将小车停在打点计时器附近,接通电源,释放小车,小车拖动纸带,打点计时器在纸带上打下一系列的点,断开电源;
d.改变钩码或小车中砝码的质量,更换纸带,重复b、c的操作。
① 在小车的运动过程中,对于钩码、砝码和小车组成的系统,钩码的重力做____功(填“正”或“负”);
② 图4是某次实验时得到的一条纸带,他们在纸带上取计数点O、A、B、C、D和E,用最小刻度是毫米的刻度尺进行测量,读出各计数点对应的刻度x,通过计算得到各计数点到O的距离s以及对应时刻小车的瞬时速度v。请将C点对应的测量和计算结果填在下表中的相应位置。
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图4
| 计数点 | x/cm | s/cm | v/(m·s-1) |
| O | 1.00 | 0.00 | 0.30 |
| A | 2.34 | 1.34 | 0.38 |
| B | 4.04 | 3.04 | 0.46 |
| C |
| 5.00 |
|
| D | 8.33 | 7.33 | 0.61 |
| E | 10.90 | 9.90 | 0.70 |
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③ 实验小组认为可以通过绘制
图线来分析实验数据(其中
,v是各计数点对应时刻小车的瞬时速度,vO是O点对应时刻小车的瞬时速度)。他们根据实验数据在图5中标出了O、A、B、D、E对应的坐标点,请你在该图中标出计数点C对应的坐标点,并画出
图线。
④ 实验小组计算了他们绘制的
图线的斜率,发现该斜率大于理论值,其原因可能是___________________。