在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系时,采用如图所示的实验装置,小车及车中的砝码质量用M`表示,盘及盘中的砝码质量用m表示,小车的加速度可由小车后拖动的纸
题型:不详难度:来源:
在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系时,采用如图所示的实验装置,小车及车中的砝码质量用M`表示,盘及盘中的砝码质量用m表示,小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计时器打出的点计算出:
小题1:当M与m的大小关系满足 时,才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力。 小题2:一组同学在先保持盘及盘中的砝码质量一定,探究加速度与质量的关系,以下做法错误的是( )A.平衡摩擦力时,应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上 | B.每次改变小车的质量时,不需要重新平衡摩擦力 | C.实验时,先放开小车,再接通打点计时器电源 | D.小车运动的加速度可用天平测出m以及小车质量M,直接用公式a=mg/M求出。 |
小题3:在保持小车及车中的砝码质量M一定,探究加速度与所受合外力的关系时,由于平衡摩擦力时操作不当,二位同学得到的a―F关系分别如下图C、D所示(a是小车的加速度,F是细线作用于小车的拉力)。其原因分别是: C图: D图: |
答案
小题1:M远大于m的质量 小题2:ACD 小题3:平衡摩擦力过大 平衡摩擦力时倾角过小或未平衡摩擦力 |
解析
解:(1)该实验的研究对象是小车,采用控制变量法研究.当质量一定时,研究小车的加速度和小车所受合力的关系.那么小车的合力怎么改变和测量呢?为消除摩擦力对实验的影响,可以把木板D的左端适当垫高,以使小车的重力沿斜面分力和摩擦力抵消,那么小车的合力就是绳子的拉力.根据牛顿第二定律得: 对m:mg-F拉=ma 对M:F拉=Ma 解得:F拉== 当M>>m时,即当砝码和盘的总重力要远小于小车的重力,绳子的拉力近似等于砝码和盘的总重力. (2)A、平衡摩擦力时,应将绳从小车上拿去,轻轻推动小车,是小车沿木板运动,通过打点计时器打出来的纸带判断小车是否匀速运动.故A错误. B、每次改变小车的质量时,小车的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消,不需要重新平衡摩擦力.故B正确. C、实验时,应先放开小车,再接通打点计时器电源,由于小车运动较快,可能会使打出来的点很少,不利于数据的采集和处理.故C错误. D、小车运动的加速度是利用打点计时器测量,如果用天平测出m以及小车质量M,直接用公式a=求出,这是在直接运用牛顿第二定律计算的,而我们实验是在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系.故D错误. (3)C图:当F=0时,a≠0.也就是说当绳子上没有拉力时小车就有加速度,该同学实验操作中平衡摩擦力过大,即倾角过大. D图:从上图中发现直线没过原点,当F≠0时,a=0.也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为0,说明小车的摩擦力与绳子的拉力抵消呢.该组同学实验操作中遗漏了平衡摩擦力或平衡摩擦力不足这个步骤.即倾角过小 点评:教科书本上的实验,我们要从实验原理、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. |
举一反三
在研究匀变速直线运动中,我们常用到打点计时器,下列对打点计时器说法正确的是( )A.在使用打点计时器时,打点计时器接直流和交流都可以 | B.通常打点计时器的打点周期为0.02s | C.用打点计时器打点时,先释放纸带或先打开打点计时器都可以 | D.用打点计时器时,必须先打开打点计时器,再释放纸带 |
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下面这根纸带是小车在光滑斜面从静止开始下落打出的纸带的一部分,其中每两个记数点之间还有四个点没有画出,每两个记数点之间的时间设为T,每两个记数点之间的距离已给出,由纸带所给的信息回答以下几个小题。(注:纸带长度单位为“cm”)
小题1:打下3这个记数点时小车的速度 m/s 小题2:小车运动加速度的表达式 (用X1,X2,X3,X4,X5,X6和T来表示) 小题3:小车运动的加速度 m/s2 小题4:打下o点时小车已运动了 s |
给你一个未知质量的小砝码及完好的弹簧秤和天平各一把。用它们来测量当地的重力加速度。 小题1:简述你的操作方法: 小题2:写出你操作方法下当地重力加速度的表达式: |
图是某同学在研究小车做匀变速直线运动时,用打点计时器打出的一条纸带。图中O、A、B、C、D、E是按打点先后顺序依次选取的计数点,相邻计数点间的时间间隔T = 0.1s。由图中的数据可知,打C点时小车的速度大小为____________m/s;小车的加速度大小为 m/s2。 |
在“验证力的平行四边形定则”的实验中,其中的三个实验步骤是: (1)在水平放置的木板上固定一张白纸,把橡皮条的一端固定在木板上,另一端拴两根细线,通过细线同时用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条,使它与细线的结点到达某一位置O点,在白纸上记下O点的位置和两弹簧秤的读数F1、F2和__________________ (2)在纸上根据F1和F2的大小和方向,应用_________定则作图求出合力F. (3)只用一只弹簧秤通过细绳拉橡皮条,使它的结点到达______,记下此时弹簧秤的读数F "和细绳的方向. |
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