某学习小组的同学欲以如图1装置中的小车为对象“探究加速度与力、质量的关系”时,他们在实验室组装了一套如图所示的装置,另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导

某学习小组的同学欲以如图1装置中的小车为对象“探究加速度与力、质量的关系”时,他们在实验室组装了一套如图所示的装置,另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导

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某学习小组的同学欲以如图1装置中的小车为对象“探究加速度与力、质量的关系”时,他们在实验室组装了一套如图所示的装置,另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙.当小车连接上纸带,用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时,释放小桶,小车处于静止状态.若你是小组中的一位成员,要完成该项实验,则:

(1)你认为还需要的实验器材有______;
(2)实验时为了保证小车受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等,沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是______,实验时首先要做的步骤是______;
(3)该同学得到一条如图2所示的一段纸带,测得AB=3.82cm,BC=4.58cm.已知交变电流频率是50Hz,则打B点时物体的瞬时速度为______m/s;小车的加速度a=______m/s2
答案
(1)实验要验证动能增加量和总功是否相等,故需要求出总功和动能,滑块的拉力大小认为等于沙和沙桶的重力,因此需要天平测量沙和沙桶的质量以及滑块的质量,用刻度尺测量计数点之间的距离从而求出滑块的速度,故还要天平和刻度尺.
(2)设绳子上拉力为F,对小车根据牛顿第二定律有:F=Ma,对砂桶和砂有:mg-F=ma,由此解得:
F=
mg
1+
m
M
,由此可知当M>>m时,砂和砂桶的重力等于绳子的拉力,所以若使绳子拉力近似等于沙和沙桶的重力,应满足的条件是沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量.
同是为了保证细线拉力等于滑块所受的合外力,首先要将木板一端抬高,以平衡摩擦力.
(3)由于每相邻两个计数点间还有1个点,所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.04s,
根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,可以求出打纸带上B点时小车的瞬时速度大小.
vB=
xAC
2T
=
0.0382+0.0458
2×0.04
m/s
=1.05m/s
根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小,
得:a=
xBC-xAB
T2
=
0.0458-0.0382
0.042
m/s2
=4.75m/s2
故答案为:(1)刻度尺、天平;(2)沙和沙桶的总质量远远小于小车的质量;平衡小车受到的摩擦力;(3)1.05;4.75.
举一反三
“探究加速度与力、质量的关系”实验中,某同学使用了如图1所示的装置,计时器打点频率为50Hz.长木板是光滑的.

(1)该同学得到一条纸带,在纸带上取连续的六个点,如图2,自A点起,相邻两点间的距离分别为10.0mm、12.0mm、14.0mm、16.0mm、18.0mm,则打E点时小车的速度为______m/s,小车的加速度为______m/s2
(2)该同学要探究小车的加速度a和质量M的关系,应该保持______不变;若该同学要探究加速度a和拉力F的关系,应该保持______不变.这种方法叫做______法.(选填字母符号)
A.控制变量B.理想模型C.等效代替D.科学假说
(3)该同学通过数据的处理作出了a-F图象,如图所示,则图3中的力F理论上指______,而实验中却用______表示.(选填字母符号)
A.沙和沙桶的总重力B.绳对小车的拉力.
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某实验小组利用如图所示的实验装置来探究当合外力一定时,物体运动的加速度与其质量之间的关系.(1)由图中刻度尺读出两个光电门中心之间的距离为s厘米,由图中游标卡尺测得遮光条的宽度d=______厘米.该实验小组在做实验时,将滑块从图9所示位置由静止释放,由数字计时器可以读出遮光条通过光电门1的时间△t1,遮光条通过光电门2的时间△t2,则滑块经过光电门1时的瞬时速度的表达式v1=______,滑块经过光电门2时的瞬时速度的表达式v2=______,则滑块的加速度的表达式a=______.
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m(g)a(m/s2
2502.02
3001.65
3501.43
4001.25
5001.00
8000.63
关于物体所受的合力F、加速度a、速度v之间的关系,以下说法正确的是(  )
A.合力F一定与速度v的方向相同
B.速度为0,加速度一定为0
C.加速度与速度方向相同时,速度一定增大
D.加速度增大而速度减小是不可能的
在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,某组同学用如图1装置,采用控制变量法,来研究小车质量不变的情况下小车加速度与受力的关系.

(1)下列措施中不正确的是______
A.首先要平衡摩擦力,使小车受到合力就是细绳对小车的拉力
B.平衡摩擦力的方法是在小吊盘中添加砝码使小车能匀速滑动
C.实验中通过在小吊盘中增加砝码来改变小车受到的拉力
(2)图1中打点计时器的电源为50Hz的交流电源,打点的时间间隔用△t表示.
①实验中打出一条图示的纸带,设纸带上三个相邻计数点的间距为s1、s2和s3.则a可用s1、s3和△t表示为a=______.图2为用米尺测量某一纸带上的s1、s3的情况,由图可读出s1=24.2mm,s3=______mm,由此求得加速度的大小a=______m/s2
②图3为所得实验图线的示意图,线不过原点,说明该实验中出现的问题可能是______.
某实验小组利用如图1所求的装置进行“探究加速度与力、质量的关系”的实验,
(1)在平衡摩擦力后,本实验通过改变钩码的个数来改变小车所受合外力的大小,若小车质量为200g,为减小实验误差,实验中每次所用的钩码总质量范围应选______组会比较合理.
A.10g~20g        B.200g~400g        C.1000g~2000g
(2)如图2为某次实验得到的一条纸带(纸带上的点为实际打下的点),根据图中的纸带和相关数据可求出小车的加速度大小a=______ m/s2,打C点的小车的瞬时速度为vc=______m/s.使用的交流电的频率为50Hz.(结果取两位有效数字)