为了探究加速度与力的关系,使用如图1的气垫导轨装置进行实验.其中G1、G2为两个光电门,它们与数字计时器相连,当滑行器通过G1、G2光电门时,光束被遮挡的时间△

为了探究加速度与力的关系,使用如图1的气垫导轨装置进行实验.其中G1、G2为两个光电门,它们与数字计时器相连,当滑行器通过G1、G2光电门时,光束被遮挡的时间△

题型:不详难度:来源:
为了探究加速度与力的关系,使用如图1的气垫导轨装置进行实验.其中G1、G2为两个光电门,它们与数字计时器相连,当滑行器通过G1、G2光电门时,光束被遮挡的时间△t1、△t2都可以被测量并记录,滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M,挡光片宽度为D,两个光电门间距离为x,牵引砝码的质量为m.回答下列问题:
(1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉,使气垫导轨水平,其方法是:在不挂砝码的情况下,将滑行器自由放在导轨上,如果滑行器能在任意位置静止不动,或轻轻推滑行器后,能使滑行器______运动,说明气垫导轨是水平的.

(2)若取M=0.4kg,改变m的值,进行多次实验,以下m的取值最不合适的一个是______.
A.m1=5gB.m2=15gC.m3=40gD.m4=400g
(3)在此实验中,需要测得每一个牵引力对应的加速度,其中求得的加速度的表达式为a=______(用△t1、△t2、D、x表示).
(4)在验证牛顿第二定律的实验中,某同学作出的a-
1
M
关系图象如图2.从图象可以看出,作用在研究对象上的恒力F=______N,当物体的质量M=5kg时,它的加速度a=______m/s2
答案
(1)如果滑行器能在任意位置静止不动,或轻轻推滑行器后,能使滑行器匀速运动,说明气垫导轨是水平的.
(2)根据牛顿第二定律得,整体的加速度a=
mg
M+m
,隔离对滑行器分析,绳子的拉力F=Ma=
Mmg
M+m
=
mg
1+
m
M
,知到那个m远小于M时,砝码的重力等于滑行器的合力.所以最不合适的是:D.
(3)滑行器通过光电门1、2的速度v1=
D
t1
v2=
D
t2
,根据速度位移公式v22-v12=2ax
得,a=
v22-v12
2x
=
(
D
t2
)2-(
D
t1
)2
2x

(4)图线的斜率等于恒力F的大小,即F=
1
0.4
=2.5N
,则物体的质量M=5kg时,它的加速度a=
F
M
=
2.5
5
m/s2=0.5m/s2

故答案为:(1)匀速 (2)D (3)
(
D
t2
)2-(
D
t1
)2
2x

(4)2.5,0.5
举一反三
11、I、用如图所示的装置研究在作用力F一定时,小车的加速度a与小车质量M的关系,某位同学设计的实验步骤如下:
A.用天平称出小车和小桶及其内部所装沙子的质量;
B.按图装好实验器材;
C.把轻绳系在小车上并绕过定滑轮悬挂沙桶;
D.将电磁打点计时器接在6V电压的直流电源上,接通电源,放开小车,打点计时器在纸
带上打下一系列点,并在纸带上标明小车质量;
E.保持小桶及其内部所装沙子的质量不变,增加小车上的砝码个数,并记录每次增加后的M值,重复上述实验;
F.分析每条纸带,测量并计算出加速度的值;
G.作a-M关系图象,并由图象确定a-M关系.
(1)该同学漏掉的重要实验步骤是______,该步骤应排在______实验步骤之后.
(2)在上述步骤中,有错误的是______,应把______改为______.
(3)在上述步骤中,处理不恰当的是______,应把______改为______.
II、某两个同学用图1所示的装置(图中A为小车,B为带滑轮的长木板,C为水平桌面),分别在《探究加速度与外力间的关系》实验中,各自得到的图象如图2中甲和乙所示,则出现此种现象的原因甲是______,乙是______.平衡摩擦力时,木板倾角过大;平衡摩擦力时,木板倾角太小.
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在“探究”加速度与力、质量的关系的实验中,采用如图甲所示的实验装置,小车及车中砝码的质量用M表示,盘及盘中砝码的质量用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,实验中所使用的电源是50HZ的交流电.

(1)当M与m的大小关系满足______时,才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力.
(2)图乙为某次实验得到的纸带,图中A、B、C、D、E为计数点,相邻两个计数点间有四个点未画出.根据纸带可计算出纸带所对应小车的加速度a=______m/s2(结果保留三位有效数字)
(3)一组同学在做加速度与质量的关系实验时,保持盘及盘中砝码的质量一定,改变小车及车中砝码的质量,测出相应的加速度.采用图象法处理数据.为了比较容易地检查出加速度a与质量M的关系,应该做a与______的图象.
(4)如图丙所示为甲同学根据测量数据作出的a-F图象,说明实验存在的问题是______.
(5)乙、丙同学用同一装置做实验,画出了各自得到的a-F图象如图丁所示,两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同______.
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如图为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)探究加速度与力、质量的关系”的实验装置.
(1)在研究加速度和力的关系的实验中,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测小车的加速度.
(2)在研究小车的加速度a和小车的质量M的关系时,由于始终没有满足M>>m(m为钩码的质量)的条件,结果得到的图象应是如图中的图______.
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某同学在实验室用如图甲所示的装置进行“探究加速度与力、质量的关系”的实验,小车及车中钩码的质量用M表示,沙桶及沙的质量用m表示.
(1)在实验中平衡摩擦力时需将长木板的右端垫高,直到在没有沙桶拖动下,小车拖动纸带穿过计时器时能______.
(2)在______条件下,可以认为绳对小车的拉力近似等于沙和沙桶的总重力,在控制______不变的情况下,可以探究加速度与合力的关系.
(3)如图丙所示为某同学根据所测量数据作出的a-F图象,说明实验存在的问题是______.
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实验探究加速度与力、质量的定量关系,下列认识正确的是(  )
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A.F、m和a三个物理量都有直接测量的工具
B.实验时为消除摩擦力对小车运动的影响,要将木板无滑轮的一端垫高,直到小车不挂重物时也能自己沿长木板运动起来
C.实验时重物通过细绳拉小车的力要比重物的重力小
D.根据实验数据,得到的F不变时的a-m图象是过原点的倾斜直线