题目内容

12.某同学利用教材提供的方案进行“探究加速度与力、质量的关系”实验,如图1是该同学正要接通电源进行实验时的装置情况.

(1)该安装存在多处明显不当,请逐一指出如何改正这些不当之处:
(a)调节滑轮高度,使牵引小车的细线与小车前进方向一致;
(b)电磁打点计时器的电源应为低压交流电源(不超过6V);
(c)应将打点计时器固定在板上远离滑轮的一端,并使小车释放前位于靠近打点计时器的位置;
(2)该同学调整好装置后重新实验,电源频率f=50Hz,在其中一条纸带的点中,选出零点,每隔4个点取1个计数点,因保存不当,纸带被污染,如图2所示,A、B、C、D是依次排列的4个计数点,仅能读出其中3个计数点到零点的距离:SA=16.6mm、SB=126.5mm、SD=624.5mm.若无法再做实验,可由以上信息推知:
(a)用于计算相邻两计数点的时间间隔的表达式t=$\frac{5}{f}$;
(b)用于计算打C点时物体速度大小的表达式v=$\frac{{s}_{D}-{s}_{B}}{10}$f;
(c)用于计算物体加速度大小的表达式a==$\frac{{s}_{D}+2{s}_{A}-3{s}_{B}}{75}$f2.

分析 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.
纸带法实验中,若纸带匀变速直线运动,测得纸带上的点间距,利用匀变速直线运动的公式,可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度

解答 解:(1)(a)调节滑轮高度,使牵引小车的细线与小车前进方向一致,那么小车的合力就近似等于绳子的拉力.
(b)电磁打点计时器的电源应为低压交流电源(不超过6V)
(c)应将打点计时器固定在板上远离滑轮的一端,并使小车释放前位于靠近打点计时器的位置,以便于能在纸带上打出更多的点.
(2)(a)每隔4个点取1个计数点,所以相邻的计数点之间的时间间隔表达式t=$\frac{5}{f}$
(b)利用匀变速直线运动的推论得:
用于计算打C点时物体速度大小的表达式v=$\frac{{x}_{BD}}{{t}_{BD}}$=$\frac{{s}_{D}-{s}_{B}}{10}$f;
(c)根据运动学公式得:△x=at2,
用于计算物体加速度大小的表达式a=$\frac{{s}_{D}+2{s}_{A}-3{s}_{B}}{75}$f2;
故答案为:(1)(a)调节滑轮高度,使牵引小车的细线与小车前进方向一致
(b)电磁打点计时器的电源应为低压交流电源(不超过6V)
(c)应将打点计时器固定在板上远离滑轮的一端,并使小车释放前位于靠近打点计时器的位置
(2)(a)$\frac{5}{f}$;(b)$\frac{{s}_{D}-{s}_{B}}{10}$f; (c)=$\frac{{s}_{D}+2{s}_{A}-3{s}_{B}}{75}$f2.

点评 本题考查了“探究加速度与力、质量的关系”实验,要从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚.

练习册系列答案
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17.小李以一定的初速度将石子向斜上方抛出去,石子所做的运动是斜抛运动,他想:怎样才能将石子抛得更远呢?于是他找来小王一起做了如下探究:
他们用如图1所示的装置来做实验,保持容器水平,让喷水嘴的位置和喷水方向不变(即抛射角不变)做了三次实验:第一次让水的喷出速度较小,这时水喷出后落在容器的A点;第二次让水的喷出速度稍大,水喷出后落在容器的B点;第三次让水的喷出速度最大,水喷出后落在容器的C点.

小李和小王经过分析后得出的结论是:在抛射角一定时,当物体抛出的初速度越大物体抛出的距离越远;
小王回忆起上体育课时的情景,想起了几个应用上述结论的例子,其中之一就是为了将铅球推的更远,应尽可能增大初速度.然后控制开关让水喷出的速度不变,让水沿不同方向喷出,如图2所示,又做了几次实验,得到
喷嘴与水平方向的夹角15°30°45°60°75°
落点到喷嘴的水平距离/cm50.286.6100.086.650.2
小李和小王对上述数据进行了归纳分析,得出的结论是:在初速度一定时,随着抛射角的增大,抛出距离先是越来越大,然后越来越小.当夹角为450 时,抛出距离最大;
小李和小王总结了一下上述探究过程,他们明确了斜抛物体在水平方向飞行距离与初速度 和抛射角的关系,他们感到这次探究成功得益于在探究过程中两次较好的运用了控制变量法法.

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