题目内容

某同学在做“探究加速度a与力F、质量m的关系”实验时,使用了如图(a)所示的实验装置简图.实验中认为细绳对小车拉力F等于砂和砂桶的总重力,小车运动加速度a可用纸带上打出的点求得.

(1)图(b)为某次实验得到的纸带,根据纸带可求出小车的加速度大小为
1.4
1.4
m/s2.(保留两位有效数字)
(2)在“探究加速度a与质量m的关系”时,保持砂和砂桶质量不变,改变小车质量m,分别得到小车加速度a与质量m的相关数据如下表:
次   数 1 2 3 4 5 6 7
小车加速度a/m?s-2 1.72 1.48 1.25 1.00 0.75 0.50 0.30
小车质量m/kg 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 1.00 1.67
质量倒数
1
m
/kg-1
3.45 3.03 2.50 2.00 1.41 1.00 0.60
根据上表数据,为直观反映F不变时a与m的关系,请在图(c)方格坐标纸中选择恰当变量建立坐标系,并作出相应的图线.根据所作出的图线,可以得出的结论是
加速度a跟质量成反比,图a-
1
m
,过原点的一条直线
加速度a跟质量成反比,图a-
1
m
,过原点的一条直线
.
(3)在“探究加速度a与力F的关系”时,保持小车的质量不变,改变小桶中砂的质量,有的组同学根据实验数据作出了加速度a与力F图线如图(d)所示,该图线不通过坐标原点,试分析图线不通过坐标原点的原因是
未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足
未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足
.
分析:(1)运用匀变速直线运动的公式△x=at2去求解加速度;
(2)为研究a与m的关系,作a与
1
m
关系关系图线,根据图象特点可正确解答本题;
(3)对于实验我们要清楚每一项操作存在的理由.比如为什么要平衡摩擦力,为什么要先接通电源后释放纸带等,根据该实验实验误差产生的原因即可正确解答.
解答:解:(1)从纸带上看出,相邻两点间位移之差为一恒量,△x=0.51cm,T=0.04s,根据△x=aT2得:a=1.4m/s2.
故答案为:1.4.
(2)利用描点法得出的图象如下所示:

由图得出的结论为:加速度a跟质量成反比,图 a-
1
m
,过原点的一条直线.
故答案为:加速度a跟质量成反比,图 a-
1
m
,过原点的一条直线.
(3)当F≠0时,a=0.也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为0,说明小车的摩擦力与绳子的拉力抵消呢,原因是实验前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分.
故答案为:未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足.
点评:观反映两个物理量的关系是要找出这两个量的线性关系,即画出直线图象;实验该采用的是控制变量法研究,即保持一个量不变,研究其他两个量之间的关系.
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