5. [2013·苏北模拟]如果下图为用拉力传感器和速度传感器探究“加速度与物体受力的关系”实验装置.用拉力传感器记录小车受到拉力的大小,在长木板上相距L=48.0 cm的A、B两点各安装一个速度传感器,分别记录小车到达A、B时的速率.

(1)实验主要步骤如下:

①将拉力传感器固定在小车上;

②平衡摩擦力,让小车做________运动;

③把细线的一端固定在拉力传感器上,另一端通过定滑轮与钩码相连;

④接通电源后自C点释放小车,小车在细线拉动下运动,记录细线拉力F的大小及小车分别到达A、B时的速率vA、vB;

⑤改变所挂钩码的数量,重复④的操作.

(2)下表中记录了实验测得的几组数据,v-v是两个速度传感器记录速率的平方差,则加速度的表达式a=________,请将表中第3次的实验数据填写完整(结果保留三位有效数字).

次数
F/N
(v-v)/(m2·s-2)
a/(m·s-2)
1
0.60
0.77
0.80
2
1.04
1.61
1.68
3
1.42
2.34
 
4
2.62
4.65
4.84
5
3.00
5.49
5.72

(3)由表中数据,在下图中的坐标纸上作出a-F关系图线.

 

(4)对比实验结果与理论计算得到的关系图线(图中已画出理论图线),造成上述偏差的原因是________________________________________________________________________.

解析:(1)平衡摩擦力时,应让小车在长木板上做匀速直线运动.

(2)由运动学知识可知:v-v=2aL

所以a=

由此式可求出第三次测量时小车的加速度为

a3= m/s2=2.44 m/s2.

(3)由表中数据作出a-F图线如图所示.

(4)由实验中a-F图线不过原点可以得出,实验时没有完全平衡小车的摩擦力.

答案:(1)匀速直线 (2) 2.44 (3)见解析图 (4)没有完全平衡掉摩擦力

 

 

4. [2013·苏州模拟]在“用DIS研究小车加速度与所受合外力的关系”实验中,甲、乙两组分别用如图甲、乙所示的实验装置实验,重物通过细线跨过滑轮拉相同质量的小车,位移传感器B随小车一起沿水平轨道运动,位移传感器A固定在轨道一端.甲组实验中把重物的重力作为拉力F,乙组直接用力传感器(质量不计)测得拉力F,改变重物的重力重复实验多次,记录多组数据,并画出a-F图象.

(1)位移传感器B属于__________(填“发射器”或“接收器”).

(2)甲组实验把重物的重力作为拉力F的条件是________.

(3)图丙中符合甲组同学作出的实验图象的是________;符合乙组同学作出的实验图象的是________.

解析:(1)位移传感器B属于发射器.(2)在该实验中,若设小车与位移传感器B的质量为M,重物质量为m,由牛顿第二定律得:对小车、位移传感器B和重物整体有mg=(M+m)a,对小车与位移传感器B有F=Ma,联立解得F=mg,可见,只有当m≪M,即重物的总质量远小于小车与位移传感器B的质量时,才有F≈mg.(3)在质量不变的条件下,加速度与外力成正比,乙组中传感器所测得的拉力即为小车所受合外力,故此时的a-F图象应为过原点的一条倾斜直线,符合乙组同学作出的实验图象的是①.由第(2)问所得的结果F=mg可知,小车所受实际拉力大小F<mg,也就是说,在小车具有相同加速度时,甲组实验的“合外力”大于乙组实验的“合外力”,故图丙中符合甲组同学做出的实验图象的是②.

答案:(1)发射器 (2)重物的总质量远小于小车与位移传感器B的质量 (3)② ①

1. [2012·大纲全国卷]图甲为验证牛顿第二定律的实验装置示意图.图中打点计时器的电源为50 Hz的交流电源,打点的时间间隔用Δt表示.在小车质量未知的情况下,某同学设计了一种方法用来研究“在外力一定的条件下,物体的加速度与其质量间的关系”.

(1)完成下列实验步骤中的填空:

①平衡小车所受的阻力:小吊盘中不放物块,调整木板右端的高度,用手轻拨小车,直到打点计时器打出一系列________的点.

②按住小车,在小吊盘中放入适当质量的物块,在小车中放入砝码.

③打开打点计时器电源,释放小车,获得带有点列的纸带,在纸带上标出小车中砝码的质量m.

④按住小车,改变小车中砝码的质量,重复步骤③.

⑤在每条纸带上清晰的部分,每5个间隔标注一个计数点.测量相邻计数点的间距s1,s2,…求出与不同m相对应的加速度a.

⑥以砝码的质量m为横坐标,为纵坐标,在坐标纸上作出-m关系图线.若加速度与小车和砝码的总质量成反比,则与m应成________关系(填“线性”或“非线性”).

(2)完成下列填空:

①本实验中,为了保证在改变小车中砝码的质量时,小车所受的拉力近似不变,小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是

________________________________________________________________________.

②设纸带上三个相邻计数点的间距为s1、s2和s3.a可用s1、s3和Δt表示为a=________.图乙为用米尺测量某一纸带上的s1、s3的情况,由图可读出s1=________mm,s3=________mm,由此求得加速度的大小a=________m/s2.

 

③图丙为所得实验图线的示意图.设图中直线的斜率为k,在纵轴上的截距为b,若牛顿定律成立,则小车受到的拉力为________,小车的质量为________.

解析:(1)①平衡小车的阻力时小吊盘中不放物块,使小车在木板上做匀速直线运动,因此打点计时器打出一系列等间距的点.

⑥设小车的质量为M,所加砝码的质量为m,小吊盘及放入物块的总质量为m0,则小车及砝码受到的拉力F≈m0g.对小车及砝码,由牛顿第二定律得m0g=(M+m)a,解得=+m,因此与m成线性关系.

(2)①对小车及砝码应有:F=(M+m)a,对小吊盘和盘中物块有:m0g-F=m0a,整理得F=·m0g,只有当(M+m)≫m0时,上式可近似为F≈m0g.

②由sm-sn=(m-n)aT2,得s3-s1=2aT2,其中T=5Δt,故其加速度a==

s1=3.67 cm-1.25 cm=24.2 mm

s3=12.00 cm-7.27 cm=47.3 mm

综上所述得a≈1.16 m/s2.

③由(1)中=+m,知=k,=b

解得m0g=,M=bm0g=.

答案:(1)①等间距 ⑥线性 (2)①远小于小车和砝码的总质量(填“远小于小车的质量”也可以) ② 24.2(23.9~24.5之间) 47.3(47.0~47.6之间) 1.16(1.13~1.19之间) ③ 

 0  119963  119971  119977  119981  119987  119989  119993  119999  120001  120007  120013  120017  120019  120023  120029  120031  120037  120041  120043  120047  120049  120053  120055  120057  120058  120059  120061  120062  120063  120065  120067  120071  120073  120077  120079  120083  120089  120091  120097  120101  120103  120107  120113  120119  120121  120127  120131  120133  120139  120143  120149  120157  447090 

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