题目内容

某同学在验证牛顿第二定律的实验中,探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系的实验过程,某次实验得到了如图1所示的纸带(两计数点间还有四个点没有画出),

(1)根据纸带可求出小车的加速度大小为______m/s2,打计数点“4”时的速度大小为______m/s.(结果保留两位有效数字)
(2)保持小车质量不变,改变砂和小砂桶的质量,该同学根据实验数据作出了a与F的图线,该图线不通过原点,其主要原因是______.
(3)在研究a与小车的质量m的关系时,由于没有注意满足m>M.,结果得到的图象是图2中的______.
【答案】分析:(1)利用逐差法可正确求出加速度的大小;根据做匀变速直线运动的物体中间时刻的瞬时速度等该过程中的平均速度,可以求出打计数点“4”时的速度大小.
(2)根据牛顿第二定律和图象的特点可正确解答本题.
(3)根据该实验实验误差产生的原因即可正确解答.
解答:解:(1)根据逐差法可有,小车的加速度为:=
.
故答案为:0.50,0.31.
(2)由图象可知,当小车所受拉力为零时,已经有加速度产生,因此该实验的操作不当为:平衡摩擦力过大.
故答案为:平衡摩擦力过大.
(3)随着增大,小车质量在减小,因此小车质量不再满足远大于砂和小砂桶的质量,加速度不可能一直均匀增大,加速度的增大幅度将逐渐减小,最后趋近与定值g,故ABC错误,D正确.
故选D.
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.其中平衡摩擦力的原因以及做法在实验中应当清楚.
练习册系列答案
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(1)图1是一辆连有纸带的小车做匀变速直线运动时,打点计时器所打的纸带的一部分.打点频率为50Hz,图中A、B、C、D、E、F…是按时间顺序先后确定的计数点(每两个计数点间有四个实验点未画出).用刻度尺量出AB、DE之间的距离分别是2.40cm和0.84cm,①那么小车的加速度大小是
0.52
0.52
m/s2,方向与小车运动的方向相
相反
相反
.
②若当时电网中交变电流的频率变为60Hz电压变为210V,但该同学并不知道,那么做实验的这个同学测得的物体加速度的测量值与实际值相比
偏小
偏小
(选填:“偏大”、“偏小”或“不变”).
(2)某同学在验证牛顿第二定律的实验中,实验装置如图2所示.打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz.开始实验时,细线上挂适当的钩码,释放小车后,小车做匀加速运动,与小车相连的纸带上被打出一系列小点.
①实验中,该同学测出拉力F(钩码重力)和小车质量M,根据a=
FM
计算出加速度.发现绝大多数情况下,根据公式计算出的加速度要比利用纸带测出的加速度大.若该同学实验操作过程没有错误,试分析其原因.(至少写两点)
没有平衡摩擦力
没有平衡摩擦力
、
钩码质量没有远小于M
钩码质量没有远小于M
.
②另一同学在完成同样的实验时,每次实验在吊挂之处逐次增加一个质量为50g的砝码,利用纸带测出每次小车的加速度,如果小车质量为100g,细绳质量可忽略,则如图3,下列曲线何者最适合描述小车加速度随着吊挂砝码个数的变化
D
D
.

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