(10分)为研究“在外力一定的条件下,物体的加速度与其质量间的关系”, 某同学设计了如图所示的实验装置,图中打点计时器的交流电源频率为f=50Hz。⑴完成下列实

(10分)为研究“在外力一定的条件下,物体的加速度与其质量间的关系”, 某同学设计了如图所示的实验装置,图中打点计时器的交流电源频率为f=50Hz。⑴完成下列实

题型:不详难度:来源:
(10分)为研究“在外力一定的条件下,物体的加速度与其质量间的关系”, 某同学设计了如图所示的实验装置,图中打点计时器的交流电源频率为f=50Hz。

⑴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,获得带有点迹的纸带,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。
⑵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下图为用米尺测量某一纸带的情况,a可用s1、s3和f表示为a=        ,由图可读出s1、s2、s3,其中s1        cm,代入各数据,便可求得加速度的大小;

③下图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        

答案
⑴间隔相等;⑵①远小于小车的质量;②,2.42(2.39~2.45cm之间均正确);③
解析

试题分析:⑴①平衡摩擦力时,如果小车的重力沿板方向的分力正好等于摩擦力,给小车一个速度,小车将做匀速运动,因此打点计时器打出的点应该是间隔基本相等的;
⑵①由于细线不可伸长,因此小吊盘(包括物块)、小车、砝码一起运动的加速度大小相等,设小吊盘(包括物块)的质量为Δm,对小吊盘(包括物块)根据牛顿第二定律有:Δmg-F=Δma,解得:F=,化简得:F=,当Δm(M+m)时F≈Δmg,即F应与m无关,此时在改变小车中砝码的质量m时,小车所受的拉力近似不变,因此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:远小于小车和小车中砝码的质量之和,而砝码的质量m可以任意改变,可取到0,所以应满足的条件是:小吊盘和盘中物块的质量之和远小于小车的质量;
②根据匀变速直线运动规律可知,相邻相等时间内的位移之差相等,即:Δs=aT 2,又由题意可知打点的时间间隔为Δt、每5个间隔标注一个计数点,因此相邻计数点之间的时间间隔为:T=5Δt,Δt=有:s3-s1=2aT 2,解得:a=,根据题图可读出s1=36.7mm-12.5mm=2.42cm(由于刻度尺读数时要有估读位,因此读数在2.39~2.45cm之间均正确);
③设细线对小车的拉力为F,小车的质量为M,砝码随小车一起加速运动的加速度为a,根据牛顿第二定律有:F=(M+m)a,解得:,所以,k=,b=,解得:F=,M=,即小车受到的拉力为,小车的质量为
举一反三
(4分)在研究匀变速直线运动的实验中,算出小车经过各计数点的瞬时速度为了计算加速度, 最合理的方法是(   )
A.依次算出通过连续两计数点间的加速度,算出平均值作为小车的加速度
B.根据实验数据画出v-t图象,量取其倾角,由公式a=tanα求出加速度
C.根据实验数据画出v-t图象,由图象上相距较远的两点所对应的速度、时间用公式a=Δv/Δt算出加速度
D.依次算出通过连续两个计数点间的加速度,算出平均值作为小车的加速度

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(1).(4分)如图所示为某同学所安装的“验证牛顿第二定律”的实验装置,在图示状态下,开始做实验,该同学有装置和操作中的主要错误是:_____________________________________________

(2)在“验证牛顿第二定律”的实验中,为了使小车受到合外力等于小沙桶和沙的总重量,通常采用如下两个措施:(A)平衡摩擦力:将长木板无滑轮的一端下面垫一小木块,反复移动木块的位置,直到小车在小桶的拉动下带动纸带与小车一起做匀速直线运动;(B)调整沙的多少,使沙和小沙桶的总质量m远小于小车和砝码的总质量M.请问:
①(2分)以上哪一个措施中有何重大错误?答:_____________________________________
②(2分)在改正了上述错误之后,保持小车及砝码质量M不变.反复改变沙的质量,并测得一系列数据,结果发现小车受到的合外力(小桶及砂重量)与加速度的比值略大于小车及砝码质量M,经检查发现滑轮非常光滑,打点计时器工作正常,且事先基本上平衡了摩擦力,那么出现这种情况的主要原因是什么?   
答:_________________________________________________________________________
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(4分)一个实验小组在“探究弹力和弹簧伸长的关系”的实验中,使用两条不同的轻质弹簧a和b,得到弹力与弹簧长度的图象如图所示,由图象可知       
A.a的原长比b短
B.a的劲度系数比b大
C.a的横截面积比b大
D.弹力和弹簧长度成正比

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(8分)如图为“用位移传感器、数据采集器等仪器研究加速度和力的关系”的实验装置。
 
(1)在该实验中必须采用控制变量法,应保持________不变,用钩码所受的重力作为_______,用DIS(数字化信息系统)测小车的加速度。
(2)改变所挂钩码的数量,多次重复测量,在某次实验中根据测得的多组数据可画出a ­F关系图线(如图所示)。

①分析此图线的OA段可得出的实验结论是______________________________。
②此图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是________。
A.小车与轨道之间存在摩擦B.导轨保持了水平状态
C.所挂钩码的总质量太大D.所用小车的质量太大

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(8分)“探究动能定理”的实验装置如图所示,当小车在两条橡皮筋作用下弹出时,橡皮筋对小车做的功记为W0。当用4条、6条、8条……完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、第4次……实验时,橡皮筋对小车做的功记为2W0、3W0、4W0……,每次实验中由静止弹出的小车获得的最大速度均可由打点计时器所打的纸带测出。

(1)关于该实验,下列说法正确的是(   )
A.每次实验中应使小车从同一位置由静止弹出
B.利用每次测出的小车最大速度vm和橡皮筋做的功W,依次做出W-vm、W-vm2、W-vm3、W2-vm、W3-vm……的图象,得出合力做功与物体速度变化的关系。
C.打点计时器可以用直流电源供电,电压为4~6V
D.实验中使用的若干根橡皮筋的原长可以不相等
(2)下图给出了某次在正确操作情况下打出的纸带,从中截取了测量物体最大速度所用的一段纸带,测得O点到A、B、C、D、E各点的距离分别为OA=5.65cm,OB=7.12cm,OC=8.78cm,OD=10.44cm,OE=12.10cm。已知相邻两点时间间隔为0.02s,则小车获得的最大速度vm=__m/s。
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