某同学验证物体质量一定时加速度与合力的关系,实验装置如图1所示。主要思路是,通过改变悬挂小钩码的质量,改变小车所受拉力,并测得小车的加速度。将每组数据在坐标纸上
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某同学验证物体质量一定时加速度与合力的关系,实验装置如图1所示。主要思路是,通过改变悬挂小钩码的质量,改变小车所受拉力,并测得小车的加速度。将每组数据在坐标纸上
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某同学验证物体质量一定时加速度与合力的关系,实验装置如图1所示。主要思路是,通过改变悬挂小钩码的质量,改变小车所受拉力,并测得小车的加速度。将每组数据在坐标纸上描点、画线,观察图线特点。
(1)实验中应该满足:钩码的质量m和小车质量M的关系为:______________________。
(2)如图2所示为本实验中得到的一条清晰纸带,纸带上两相邻计数点的时间间隔T=0.10s,其中x
1
=7.05cm、x
2
=7.68cm、x
3
=8.33cm、x
4
=8.95cm、x
5
=9.61cm、x
6
=10.26cm。为了尽量减小误差,则用T、x
1
、x
2
…x
6
表示小车加速度大小a=___________________,计算得加速度大小a=____________m/s
2
(计算结果保留两位有效数字)。
(3)经过6次实验,获得了6组对应的小车所受合力F、小车加速度a的数据,在坐标纸上描点、画线,得到如图3所示的a-F图线。发现图线不过原点,经排查发现:并非人为的偶然误差所致,那么,你认为出现这种结果的原因可能是:
。学习牛顿第二定律后,你认为,图3中图线的斜率表示
。
答案
(1)m远小于M (2)
0.64 (3)小车前进过程中受到滑动摩擦力
解析
试题分析:(1)该实验装置中,把砝码重力作为小车拉力,而事实上,小车和砝码一起匀加速,砝码重力是整体的合力,即
,绳子拉力
,只有m远小于M时,绳子拉力才近似等于砝码重力。
(2)匀变速直线运动连续相等时间间隔内通过的位移之差即
,题目中给出了6个连续相等的时间间隔内的位移,如果我们用
,
……
最终求得的加速度求平均加速度就会变成
,最终数据只用了2个,无法减小误差,我们选择用
,
,
最终的表达式为
,带入计算
(3)观察图像可以发现,在加速度等于0,力F还不等于0,说明除F外还有别的力与F平衡,所以受到的有滑动摩擦力,根据牛顿第二定律有
所以斜率为
举一反三
在“研究匀变速直线运动”的实验中,某同学得到一条用打点计时器打下的纸带,并在其上取了O、A、B、C、D、E、F共7个计数点(图中每相邻两个计数点间还有四个打点计时器打下的点未画出),如图所示。打点计时器接的是频率为50Hz的交流电源,计数点问的距离依次为S
1
=2.60cm、S
2
=4.10cm、S
3
=5.60cm、S
4
="7" .10cm、S
5
=8.60cm、S
6
=10.0cm
(1)在打计数点A时纸带的速度为V
1
=_____________m/s;
(2)若计数点间的距离依次用S
1
、S
2
、S
3
、S、S
5
、S
6
表示,相邻两个计数点间的时间间隔用T表示,用逐差法求加速度的表达式为:a=_________,代入数据后,加速度大小为_________m/s。(以上结果均保留三位有效数字)
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如下图,游标卡尺的读数是_______mm;螺旋测微器的读数是_______mm。
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(7分)为了探究动能定理,一位同学设计了如图所示的实验装置。他先固定并调整斜槽,让末端O点的切线水平,再将一木板竖直放置并固定,木板到斜槽末端O的距离为s,使小球从斜槽上某一标记点由静止释放,若小球到达斜槽底端时下落的高度为H、小球从O点做平抛运动击中木板时下落的高度为y。
(1)假定斜槽光滑,小球由静止滑下到击中木板的过程中,满足动能定理的关系式为:__________。
(2)若斜槽倾角为θ,小球与斜槽之间的动摩擦因数为μ(只考虑滑动摩擦力,且小球与水平槽之间的摩擦不计),小球由静止滑下到击中木板的过程中,满足动能定理的关系式是:___________。
(3)改变小球在斜槽上的释放位置,进行多次测量,能得到多组关于H和y的数据,若以H为横坐标,从(1)、(2)中的关系式可知以________为纵坐标,通过描点作图,能得到一条倾斜的直线。
题型:不详
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(6分)为了测量某一弹簧的劲度系数,将该弹簧竖直悬挂起来,在自由端挂上不同质量的砝码.实验测出了砝码质量m与弹簧长度l的相应数据,其对应点已在下图中标出.(g=9.8 m/s
2
)
(1)作出m-l的关系图线;
(2)弹簧的劲度系数为________N/m.(结果保留两位有效数字)
题型:不详
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(10分)某实验小组在“探究加速度与物体受力的关系”实验中,设计出如下的实验方案,其实验装置如图所示.已知小车质量M=214.6 g,砝码盘质量m
0
=7.8 g,所使用的打点计时器交流电频率f=50 Hz.其实验步骤是:
A.按图中所示安装好实验装置;
B.调节长木板的倾角,轻推小车后,使小车能沿长木板向下做匀速运动;
C.取下细绳和砝码盘,记下砝码盘中砝码的质量m;
D.先接通电源,再放开小车,打出一条纸带,由纸带求得小车的加速度a;
E.重新挂上细绳和砝码盘,增加砝码盘中砝码的质量,重复B-D步骤,求得小车在不同合外力F作用下的加速度.
回答下列问题:
(1)按上述方案做实验,是否要求砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量?________(填“是”或“否”).
(2)实验中打出的一条纸带如下图所示,可求得小车的加速度a=______m/s
2
.(结果保留两位小数)
(3)某同学将有关测量数据填入他所设计的表格中,如下表,
次数
1
2
3
4
5
砝码盘中砝码的重力F/N
0.10
0.20
0.29
0.39
0.49
小车的加速度
a/(m·s
-2
)
0.88
1.44
1.84
2.38
2.89
他根据表中的数据画出a-F图象(如左图).造成图线不过坐标原点的一条最主要原因是
________________________________________________________________________,
从该图线延长线与横轴的交点可求出的物理量是________________________,其大小为 ________ .
题型:不详
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