题目内容
18.某探究学习小组探究牛顿第二定律中,探究质量一定时物体的加速度与合外力成正比,实验装置如图.①开始时,气垫导轨是不挂钩码置于水平桌面上的,不需要(选填“不需要”或“需要”) 垫高气垫导轨的右端以平衡滑块的摩擦力.
②为了使滑块所受的合外力约等于钩码的重力,滑块的质量远大于(选填“远大于”或“远小于”或“不需要远大于”)钩码的质量.
③图是实验时所打一条纸带(每两点间还有4个点没有画出来),图中上部的数字为相邻两个计数点间的距离.打点计时器的电源频率为50Hz.该匀变速直线运动的加速度大小为a=1.93m/s2(保留3位有效数字).
分析 (1)在该试验中,要保证滑块受到的水平方向的拉力等于钩码的重力,所以要考虑是否有摩擦力.
(2)当钩码P的总质量远小于小车及砝码总质量时,可以认为小车受到的拉力等于钩码P的重力.
(3)根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以根据逐差法,即可求出加速度的大小.
解答 解:1.在该试验中,由于气体把滑块向上托起,滑块不受摩擦力的影响,保证了滑块受到的水平方向的拉力等于钩码的重力.故不需要平衡摩擦力.
2.根据牛顿第二定律得,整体的加速度a=$\frac{mg}{m+M}$,
则绳子的拉力T=Ma=$\frac{Mmg}{m+M}=\frac{mg}{1+\frac{m}{M}}$
当M>>m时,认为绳子对小车的拉力大小等于钩码P的重力.
3.根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小,
得:x4-x1=3a1T2
x5-x2=3a2T2
x6-x3=3a3T2
为了更加准确的求解加速度,我们对三个加速度取平均值
得:a=$\frac{1}{3}$(a1+a2+a3)
代入数据解得a=1.93m/s2.
故答案为:①不需要 ②远大于 ③1.93m/s2
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,尤其是理解平衡摩擦力和M>>m的操作和要求的含义.只要掌握了实验原理就能顺利解决此类题目,就能举一反三,所以要注意基本原理的学习.
练习册系列答案
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6.
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