某同学用如图(a)所示的装置探究加速度a与力F、质量m的关系。甲、乙两小车放在倾斜轨道上,小车甲上固定一个力传感器,小车乙上固定一个加速度传感器(可以测量乙在任

某同学用如图(a)所示的装置探究加速度a与力F、质量m的关系。甲、乙两小车放在倾斜轨道上,小车甲上固定一个力传感器,小车乙上固定一个加速度传感器(可以测量乙在任

题型:不详难度:来源:
某同学用如图(a)所示的装置探究加速度a与力F、质量m的关系。甲、乙两小车放在倾斜轨道上,小车甲上固定一个力传感器,小车乙上固定一个加速度传感器(可以测量乙在任意时刻的加速度大小),力传感器和小车乙之间用一根不可伸长的细线连接,且细线与轨道平行。在弹簧拉力作用下两小车一起开始运动,利用两个传感器可以采集记录同一时刻小车乙受到的拉力和加速度的大小。

(1)下列关于实验装置和操作的说法中正确的是
A.轨道倾斜是为了平衡小车甲受到的摩擦力
B.轨道倾斜是为了平衡小车乙受到的摩擦力
C.实验中,在小车乙向下运动的过程中均可采集数据
D.实验中,只能在小车乙加速运动的过程中采集数据
(2)四个实验小组选用的小车乙(含加速度传感器)的质量分别为m1=0.5kg、m2=1.0kg、m3=1.5kg和m4=2.0kg,其中有三个小组已经完成了a-F图象,如图(b)所示。最后一组的实验数据如下表所示,请在图(b)中完成该组的a-F图线。
实验次数
1
2
3
4
5
6
拉力F(N)
24.5
20.0
17.5
12.0
8.1
4.8
加速度a(m/s2
16.3
13.3
11.7
8.0
5.4
3.2
 
(3)在探究了a与F的关系后,为了进一步探究a与m的关系,可直接利用图(b)的四条图线收集数据,然后作图。请写出具体的做法:
①如何收集数据?_________________________________________________________;
②为了更直观地探究a与m的关系,建立的坐标系应以              为纵轴;以___________为横轴。
答案
(1)BD  (全对得3分,漏选得1分,错选不得分) 
(2)如右图   (2分)(图线不过原点不得分)

(3)①在a-F图像上做一条垂直于横轴的直线,与四条图线分别有四个交点,记录下四个交点的纵坐标a,分别与四个图线对应的m组成四组数据 (2分)    
② 加速度a (1分);质量的倒数 (1分)           
解析
(1)实验中通过小车甲上的力传感器得出小车乙的拉力,通过小车乙上的加速度传感器得出小车乙的加速度,本实验主要研究的是小车乙的受力与小车乙的加速度的关系,所以轨道倾斜是为了平衡小车乙受到的摩擦力,因为当弹簧恢复原长后小车还有速度,之后弹簧被压缩,做减速运动,故实验中,只能在小车乙加速运动的过程中采集数据
(2)如图所示
(3)①在a-F图像上做一条垂直于横轴的直线,与四条图线分别有四个交点,记录下四个交点的纵坐标a,分别与四个图线对应的m组成四组数据,以加速度a为纵轴,以质量的倒数 横轴。建立直角坐标系。
举一反三
如图为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度与质量关系”的实验装置。

(1)在图示装置中,①是固定在小车上位移传感器的发射器部分,②是接收部分。在该实验中采用控制变量法,保持小车所受拉力不变,用钩码所受的重力作为小车所受拉力,为了减小实验误差,应使钩码质量尽量__________些。(填“大”或“小”)
(2)改变小车的质量,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-1/M关系图线,

①如果摩擦力不能忽略,则画出的a-1/M图线为图示中的____________。(填“甲”或“乙”或“丙”)
②(单选题)该实验中某同学画出的图线中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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现要验证“当质量一定时,物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律。给定的器材如下:一倾角可以调节的长斜面(如图)、小车、计时器一个、米尺。(不考虑摩擦力的影响)

①让小车自斜面上方一固定点A1从静止开始下滑到斜面底端A2,记下所用的时间t。
②用米尺测量A1与A2之间的距离s,则小车的加速度      a=            
③用米尺测量A1相对于A2的高度h。设小车所受重力为mg,则小车所受的合外力         
F=               
④改变斜面倾角,重复上述测量。
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某探究学习小组的同学们欲探究“做功与物体动能变化的关系”,他们在实验室组装了一套如图所示的装置。该学习小组的同学想用砂和砂桶的重力作为滑块受到的合外力,探究滑块所受合外力做功与滑块动能变化的关系。为了实现这个想法,该小组成员提出了以下实验措施,你认为有效的是:(   )
A.保持砂和砂桶的质量远大于滑块质量
B.保持砂和砂桶的质量远小于滑块质量
C.保持长木板水平
D.把木板的左端垫起适当的高度以平衡摩擦力 E.调整滑轮的高度使细线与长木板平行

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一同学要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系。实验装置如下图甲所示,在离地面高为h的光滑水平桌面上,沿着与桌子右边缘垂直的方向放置一轻质弹簧,其左端固定,右端与质量为m的小刚球接触。将小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,使小球沿水平方向射出桌面,小球在空中飞行落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹。
(1)若测得某次压缩弹簧释放后小球落点P痕迹到O点的距离为s,则释放小球前弹簧的弹性势能表达式为         
(2)该同学改变弹簧的压缩量进行多次测量得到下表一组数据:
弹簧压缩量x/cm
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
小球飞行水平距离s/m
2.01
3.00
4.01
4.96
6.01
6.97
结合(1)问与表中数据,弹簧弹性势能与弹簧压缩量x之间的关系式应为        
(3)完成实验后,该同学对上述装置进行了如下图乙所示的改变:(I)在木板表面先后钉上白纸和复写纸,并将木板竖直立于靠近桌子右边缘处,使小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,撞到木板并在白纸上留下痕迹O;(II)将木板向右平移适当的距离固定,再使小球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,撞到木板上得到痕迹P;(III)用刻度尺测量纸上O点到P点的竖直距离为y。若已知木板与桌子右边缘的水平距离为L,则(II)步骤中弹簧的压缩量应该为       
(4)若该同学在完成图乙实验的过程中,弹簧与桌子右边缘不垂直,用(3)问的方法计算得出的弹簧压缩量比实际      (选填“偏大”、“偏小”或“没有影响”)。
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在“用单摆测定重力加速度”的实验中,测得单摆摆角小于5°,完成n全振动的时间为t,用毫米刻度尺测得摆线长为L,用螺旋测微器测得摆球直径为d.

(1)用上述物理量的符号写出重力加速度的一般表达式g=________.
(2)从图可知,摆球直径d的读数为________ mm.
(3)实验中有个同学发现他测得重力加速度的值偏大,其原因可能是_______
A.悬点未固定紧,振动中出现松动,使摆线增长了
B.单摆所用摆球质量太大
C.把n次全振动时间误当成(n+1)次全振动时间
D.以摆线长作为摆长来计算

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