题目内容

图1是某兴趣小组同学设计的实验装置,
(1)若木板水平放置,物块在重物的牵引下开始运动,重物落地后,物块再运动一段距离停在木板上(尚未到达滑轮处),该小组同学利用匀减速直线运动规律测木板动摩擦因数.从纸带上便于测量的点开始,相邻计数点间的距离如图2所示,相邻计数点间还有4个记录点未画出.打点计时器电源的频率为50Hz.精英家教网
①通过分析纸带数据,可判断物块在两相邻计数点
 
之间某时刻开始减速.
②计数点5对应的速度大小为
 
m/s,计数点8对应的速度大小为
 
m/s.(保留三位有效数字)
③物块减速运动过程中加速度的大小为a=
 
m/s2,若用
ag
来计算物块与木板间的动摩擦因数(g取10m/s2),则计算结果μ=
 
 (保留三位有效数字).
(2)若该小组同学想利用此装置,探究重物落地前,物块在重物牵引下运动的加速度与力、质量的关系,则下列做法正确的是
 
(填字母代号)
A.调节滑轮的高度,使牵引物块的细绳与长木板保持平行
B.在调节木板倾斜度平衡物块受到的滑动摩擦力时,要将重物拴在木块上
C.实验时,先放开物块再接通打点计时器的电源
D.通过增减物块上的砝码改变质量时,不需要重新调节木板倾斜度.
分析:(1)①由纸带两个点之间的时间相同,若位移逐渐增大,表示物体做加速运动,若位移逐渐减小,则表示物体做减速运动;
②用平均速度代替瞬时速度的方法求解瞬时速度;
③用作差法求解减速过程中的加速度,再由μ=
a
g
表达式,从而可求出动摩擦因数;
(2)实验要保证拉力等于小车受力的合力,要平衡摩擦力,细线与长木板平行,虽然物块的质量改变,导致摩擦力改变,但重力沿着斜面的分力也增大,所以仍处于平衡状态.
解答:解:①从纸带上的数据分析得知:在点计数点6之前,两点之间的位移逐渐增大,是加速运动,在计数点7之后,两点之间的位移逐渐减小,是减速运动,所以物块在相邻计数点6和7之间某时刻开始减速;
②v5=
x46
2T
=
0.1101+0.0900
0.2
=1.00m/s
v8=
x79
2T
=
0.0861+0.1060
0.2
m/s=0.961m/s
③由纸带可知,计数点7往后做减速运动,根据作差法得:
a=
x9~11-x7~9
(2T)2
=
6.60+4.60-8.60-10.60
(2×0.1)2
×10-2m/s2
=-2.00m/s2.
若用
a
g
来计算物块与木板间的动摩擦因数,则有:μ=
a
g
=
2.00
10
m/s2=0.200m/s2
;
(2):①A、调节滑轮的高度,使牵引木块的细绳与长木板保持平行,否则拉力不会等于合力,故A正确;
B、在调节模板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时,不应悬挂“重物”,故B选项错误;  
C、打点计时器要“早来晚走”即实验开始时先接通打点计时器的电源待其平稳工作后再释放木块,而当实验结束时应先控制木块停下再停止打点计时器,故C选项错误; 
D平衡摩擦力后,有mgsinθ=μmgcosθ,即μ=tanθ,与质量无关,故通过增减木块上的砝码改变质量时,不需要重新调节木板倾斜度,故D正确;
所以选:AD;
故答案为:(1)①6和7之间;
②1.00,0.961;
③2.00m/s2,μ=0.200.
(2)AD
点评:(1)考查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,注意有效数字.
(2)本题主要考察“验证牛顿第二定律”的实验,要明确实验原理,特别是要明确系统误差的来源,知道减小系统误差的方法.
练习册系列答案
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(1)某校学习兴趣小组在研究“探索小车速度随时间变化的规律”的实验,图1是某次实验得出的纸带,所用电源的频率为
50HZ,舍去前面比较密集的点,从0点开始,每5个连续点取1个计数点,标以1、2、3….各计数点与0计数点之间的距离依次为
d1=3cm,d2=7.5cm,d3=13.5cm,则:
(1)物体做
匀加速直线
匀加速直线
的运动,理由是
相邻的时间间隔位移之差相等
相邻的时间间隔位移之差相等
;
(2)物体通过1计数点的速度υ1=
0.375
0.375
m/s;
(3)物体运动的加速度为a=
1.5
1.5
m/s2.

(2)某同学设计了一个探究加速度与物体所  受合外力F及质量M的关系实验.图2为实验装置简图,A为小车,B为打点计时器,C为装有砂的砂桶(总质量为m),D为一端带有定滑轮的长木板.
①若保持砂和砂桶质量m不变,改变小车质量M,分别得到小车加速度a与质量M及对应的
1
M
数据如表1所示.
表1
次数 1 2 3 4 5
小车加速度a/(m?s-2) 1.98 1.48 1.00 0.67 0.50
小车质量M/kg 0.25 0.33 0.50 0.75 1.00
质量倒数
1
M
/kg-1
4.00 3.00 2.00 1.33 1.00
根据表1数据,为直观反映F不变时a与M的关系,请在图3所示的方格坐标纸中选择恰当的物理量建立坐标系,并作出图线.
从图线中得到F不变时,小车加速度a与质量M之间存在的关系是
a与M成反比
a与M成反比
.
②某同学在探究a与F的关系时,把砂和砂桶的总重力当作  小车的合外力F,作出a-F图线如图4所示,试分析图线不过原点的原因是
平衡摩擦力时木板倾角太大
平衡摩擦力时木板倾角太大
,图线上部弯曲的原因是
没有满足砂和砂桶的总质量远小于小车质量M
没有满足砂和砂桶的总质量远小于小车质量M
.
③在这个实验中,为了探究两个物理量之间的关系,要保持第三个物理量不变,这种探究方法叫做
控制变量
控制变量
 法.

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