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某实验小组利用小车、一端带有滑轮的导轨、打点计时器和几个已知质量的小钩码探究加速...

某实验小组利用小车、一端带有滑轮的导轨、打点计时器和几个已知质量的小钩码探究加速度与力的关系,实验装置如图甲所示。

1)图乙是实验中得到的一条纸带,图中相邻两计数点的时间间隔为0.1 s,由图中的数据可得小车的加速度a=__m/s2

2)该实验小组以测得的加速度a为纵轴,所挂钩码的总重力F为横轴,作出的图象如丙图中图线1所示,发现图象不过原点,怀疑在测量力时不准确,他们将实验进行了改装,将一个力传感器安装在小车上,直接测量细线拉小车的力F,作aF图如丙图中图线2所示,则图象不过原点的原因是__,对于图象上相同的力,用传感器测得的加速度偏大,其原因是____________

3)该实验小组在正确操作实验后,再以测得的加速度a为纵轴,所挂钩码的总重力F和传感器测得的F为横轴作图象,要使两个图线基本重合,请你设计一个操作方案_____________

 

0.195 未平衡摩擦力或平衡不足,钩码的重力比细线的拉力大 将n个钩码都放在小车上,每次从小车上取一个钩码挂在细线上,其余钩码留在小车上随小车一起运动 【解析】 (1)根据△x=aT2,运用逐差法得:a==0.195m/s2; (2)由图线可知,F不等于零时,a仍然为零,可知图线不过原点的原因是未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足。 力传感器可以直接得出绳子拉力的大小。用钩码的重力表示绳子的拉力,必须满足钩码的质量远小于小车的质量,否则绳子的拉力实际上小于钩码的重力。所以对于图线上相同的力,用传感器测得的加速度偏大,原因是钩码的质量未远小于小车的质量,导致钩码的重力比细线的拉力大。
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考点分析:
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在探究物体的加速度与物体所受外力、物体质量间的关系时,采用如图所示的实验装置,小车以及车中的砝码质量用M表示,盘以及盘中的砝码质量用m表示。

(1)实验过程中,电火花计时器接在频率为f=50Hz的交流电源上,调整定滑轮高度,使细线与长木板平行。

(2)若已平衡好摩擦,在小车做匀加速直线运动过程中,绳子拉力=________,当Mm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。

(3)某小组同学先保持盘及盘中的砝码质量m一定来做实验,其具体操作步骤如下,以下做法正确的是___________

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,需要重新平衡摩擦力

C.实验时,先接通打点计时器的电源,再放开小车

D.用天平测出m以及M,小车运动的加速度可直接用公式求出

(4)某小组同学保持小车以及车中的砝码质量M一定,探究加速度a与所受外力F的关系时,由于他们操作不当,这组同学得到的a-F关系图像如图所示,①图线不过原点的原因是__________②图线上端弯曲的原因是__________________

(5)某小组在操作完全正确且满足(2)中质量关系的情况下,下图为实验时小车在长木板上带动纸带运动打出的一条纸带的一部分,0、1、2、3、4、5、6为计数点,相邻计数点间还有4个打点未画出。从纸带上测出。则小车加速度大小a=________(保留三位有效数字)

(6)(5)中实验小组用所得数据探究动能定理,测得上图纸带计数点1、5间距离为x,该小组最终要验证的数学表达式为____________。(用m、M、f,x、以及重力加速度g表示)

 

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某实验小组在探究加速度与物体受力的关系实验中,设计出如下的实验方案,其实验装置如图所示.已知小车质量M214.6 g,砝码盘质量m07.8 g,所使用的打点计时器交流电频率f50 Hz.其实验步骤是:

A.按图中所示安装好实验装置

B.调节长木板的倾角,轻推小车后,使小车能沿长木板向下做匀速运动

C.取下细绳和砝码盘,记下砝码盘中砝码的质量m

D.先接通电源,再放开小车,打出一条纸带,由纸带求得小车的加速度a

E.重新挂上细绳和砝码盘,改变砝码盘中砝码的质量,重复BD步骤,求得小车在不同合外力F作用下的加速度.

回答下列问题:

(1)按上述方案做实验,是否要求砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量?_____(”)

(2)实验中打出的其中一条纸带如图所示,由该纸带可求得小车的加速度a____ m/s2.

(3)某同学将有关测量数据填入他所设计的表格中,如下表,

次数

1

2

3

4

5

砝码盘中砝码的重力F/N

0.10

0.20

0.29

0.39

0.49

小车的加速度

0.88

1.44

1.84

2.38

2.89

 

他根据表中的数据画出aF图象.造成图线不过坐标原点的一条最主要原因______,从该图线延长线与横轴的交点可求出的物理量是_____,其大小为_____

 

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某同学利用如图装置探究加速度与合外力的关系。利用力传感器测量细线上的拉力。按照如下步骤操作:

①安装好打点计时器和纸带,调整导轨的倾斜程度,平衡小车摩擦力;

②细线通过导轨一端光滑的定滑轮和动滑轮,与力传感器相连,动滑轮上挂上一定质量的钩码,将小车拉到靠近打点计时器的一端;

③打开力传感器并接通打点计时器的电源(频率为50 Hz的交流电源);

④释放小车,使小车在轨道上做匀加速直线运动;

⑤关闭传感器,记录下力传感器的示数F;通过分析纸带得到小车加速度a;

⑥改变钩码的质量,重复步骤①②③④⑤

⑦作出a-F图象,得到实验结论。

(1)某学校使用的是电磁式打点计时器,在释放小车前,老师拍下了几个同学实验装置的部分细节图,下列图中操作不正确的是___________

(2)本实验在操作中是否要满足钩码的质量远远小于小车的质量?_________(填写需要不需要);某次释放小车后,力传感器示数为F,通过天平测得小车的质量为M,动滑轮和钩码的总质量为m,不计滑轮的摩擦,则小车的加速度理论上应等于________

A.     B.     C.     D.

(3)下图是某次实验测得的纸带的一段,可以判断纸带的____(填)端与小车连接,在打点计时器打下计数点6时,钩码的瞬时速度大小为______m/s(保留两位有效数字)。

 

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某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验,图(a)为实验装置简图。(交流电的频率为50Hz)

(1)图(b)为某次实验得到的纸带,根据纸带可求出小车的加速度大小为___m/s2。(保留二位有效数字)

(2)保持砂和砂桶质量不变,改变小车质量m,分别得到小车加速度a与质量m及对应的1/m,数据如下表:

实验次数

1

2

3

4

5

6

7

8

小车加速度a/m·s—2

1.90

1.72

1.49

1.25

1.00

0.75

0.50

0.30

小车质量m/kg

0.25

0.29

0.33

0.40

0.50

0.71

1.00

1.67

4.00

3.45

3.03

2.50

2.00

1.41

1.00

0.60

 

请在方格坐标纸中画出图线_____,并从图线求出小车加速度a与质量倒数之间的关系式是______________

(3)保持小车质量不变,改变砂和砂桶质量,该同学根据实验数据作出了加速度a随合力F的变化图线如图(c)所示。该图线不通过原点,其主要原因是_______________

 

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某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系。弹簧秤固定在一合适的木板上,桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮,细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接。在桌面上画出两条平行线MN、PQ,并测出间距。开始时将木板置于MN处,现缓慢向瓶中加水,直到木板刚刚开始运动为止,记下弹簧秤的示数F0,以此表示滑动摩擦力的大小。再将木板放回原处并按住,继续向瓶中加水后,记下弹簧秤的示数F1,然后释放木板,并用秒表记下木板运动到PQ处的时间

木板的加速度可以用表示为____;为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是(一种即可)___________

改变瓶中水的质量重复实验,确定加速度与弹簧秤示数F1的关系。下列图象能表示该同学实验结果的是_______

 

用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比,它的优点是_____

a.可以改变滑动摩擦力的大小;    b.可以更方便地获取多组实验数据;

c.可以比较精确地测出摩擦力的大小;d.可以获得更大的加速度以提高实验精度。

 

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