如图1所示,一端带有定滑轮的长木板上固定有如图2甲、乙两个光电门,与之相连的计时器可以显示带有遮光片的小车在其间的运动时间,与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质测力

如图1所示,一端带有定滑轮的长木板上固定有如图2甲、乙两个光电门,与之相连的计时器可以显示带有遮光片的小车在其间的运动时间,与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质测力

题型:不详难度:来源:
如图1所示,一端带有定滑轮的长木板上固定有如图2甲、乙两个光电门,与之相连的计时器可以显示带有遮光片的小车在其间的运动时间,与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质测力计能显示挂钩处所受的拉力.不计空气阻力及一切摩擦.

(1)在探究“合外力一定时,加速度与质量的关系”时,要使测力计的示数等于小车所受合外力,操作中必须满足______;要使小车所受合外力一定,操作中必须满足______.
实验时,先测出小车质量m,再让小车从靠近光电门甲处由静止开始运动,读出小车在两光电门之间的运动时间t.改变小车质量m,测得多组m、t的值,建立如图3坐标系描点作出图线.下列能直观得出“合外力一定时,加速度与质量成反比”的图线是______.
(2)如图1甲,抬高长木板的左端,使小车从靠近光电门乙处由静止开始运动,读出测力计的示数F和小车在两光电门之间的运动时间t0,改变木板倾角,测得多组数据,得到的F-
1
t0
的图线如图1乙所示.实验中测得两光电门的距离L=0.80m,砂和砂桶的总质量m1=0.34kg,重力加速度g取9.8m/s2,则图线的斜率为______(结果保留两位有效数字);若小车与长木板间的摩擦不能忽略,测得的图线斜率将______(填“变大”、“变小”或“不变”).
答案
(1)小车受重力,支持力和拉力,小车与滑轮间的细绳与长木板平行,测力计的示数等于小车所受的合外力
要使小车所受合外力一定,操作中必须满足沙和沙桶的总质量远小于小车的质量
小车从靠近甲光电门处由静止开始做匀加速运动,位移x=
1
2
at2
改变小车质量m,测得多组m、t的值,所以加速度a=
2x
t2
,位移不变,所以a与t2成反比,合外力一定时,加速度与质量成反比例”的图线是C.
(2)小车由静止开始做匀加速运动,位移L=
1
2
at2
a=
2L
t2
根据牛顿第二定律得
对于沙和沙桶,F=F-mg=ma
F=m
2L
t2
+mg

则图线的斜率为k=2mL=0.54kg•m
若小车与长木板间的摩擦能忽略,如图3所示测得图线斜率将不变.
故答案为:(1)小车与滑轮间的细绳与长木板平行;砂和砂桶的总质量远小于小车的质量;C
(2)0.54kg•m或0.54N•s2;不变.
举一反三
根据“验证牛顿第二定律”的实验完成下面的题目
(1)有关实验以及数据处理,下列说法正确的是:______
A.应使沙和小桶的总质量远小于小车和砝码的总质量,以减小实验误差
B.可以用天平测出小桶和砂的总质量m1及小车和砝码总质量m2;根据公式a=m1g/m2求出小车的加速度
C.处理实验数据时采用描点法画图象,是为了减小误差
D.处理实验数据时采用a-1/M图象,是为了便于根据图线直观的作出判断
(2)某学生在平衡摩擦力时,把长木板的端垫得过高,使得倾角偏大.他所得到a-F关系可用图中哪根图线表示?______(图中a是小车的加速度,F是细线作用于小车的拉力)

(3)某学生将实验装置如上图安装好,准备接通电源后开始做实验,但他的装置图中有三个明显的错误:______;______;______.
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一组同学利用如图甲的装置研究“质量一定时,加速度与力的关系”.

(1)实验中,如果满足小车(含车上砝码)质量远大于沙桶(含沙)质量,可认为小车受到拉力F等于沙桶及其中沙的总重力,通过分析纸带得到小车运动的加速度a的大小.正确使用电磁打点计时器,打出的某一条纸带如图乙,A、B、C、D、E、F是6个计数点,相邻计数点间还有四个点未标出.利用图中给出的数据可求出小车的加速度a=______m/s2
(2)该组同学利用图甲装置,测得多组小车所受拉力F和加速度a的数据,如下表:
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F/N0.210.300.400.490.60
a/(ms-20.100.210.290.410.49
在“探究加速度与力和质量的关系”实验中:
(1)要求所挂小盘和钩码的总质量______小车和所加砝码的总质量,此时才能认为小盘和钩码所受重力大小等于绳对小车的拉力大小;
(2)某同学在平衡摩擦力时把木板的一端垫得过高,所得的a-F图象为图1中的______;

(3)该同学通过数据的处理作出了a-F图象如图2所示:
①图中的图线不过原点的原因是______;
②图中图线上部发生弯曲的原因是______.
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
“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.