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光电计时器是一种研究物体运动情况的常见仪器.当有物体从光电门通过时,光电计时器就...

光电计时器是一种研究物体运动情况的常见仪器.当有物体从光电门通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间.现利用如图甲所示装置探究物体的加速度与合外力、质量关系,其 NQ是水平桌面,PQ是一端带有滑轮的长木板,1、2是固定在木板上的两个光电门(与之连接的两个光电计时器没有画出).小车上固定着用于挡光的窄片K,测得其宽度为d,让小车从木板的顶端滑下,光电门各自连接的计时器显示窄片K的挡光时间分别为t1和t2
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(1)该实验中,在改变小车的质量M或沙桶的总质量m时,保持M>>m,这样做的目的是   
(2)为了计算出小车的加速度,除了测量d、t1和t2之外,还需要测量    ,若上述测量量用x表示,则用这些物理量计算加速度的表达式为a=   
(3)某位同学经过测量、计算得到如下表数据,请在图乙中作出小车加速度与所受合外力的关系图象.
组别1234567
M/kg0.580.580.580.580.580.580.58
F/N0.100.150.200.250.300.350.40
a/m•s-20.130.170.260.340.430.510.59
(4)由图象可以看出,该实验存在着较大的误差,产生误差的主要原因是:
   
解决实验问题首先要掌握该实验原理,了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项. 该实验采用的是控制变量法研究,其中加速度、质量、合力三者的测量很重要. 为消除摩擦力对实验的影响,可以把木板的左端适当垫高,沙桶的总重力要远小于小车的重力,可使小车的合力近似等于沙桶总重力来测量. 【解析】 (1)设小车的质量为M,沙桶的质量为m,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,即当沙桶的总重力要远小于小车的重力,绳子的拉力近似等于沙桶的总重力. 这样做的目的是小车所受合外力大小等于(或约等于)mg. (2)除了测量d、t1和t2之外,还需要测量两光电门之间的距离,v1=,v2=, 加速度的表达式为a==. (3)如下图 (4)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.该同学实验前未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分. 故答案为:(1)小车所受合外力大小等于(或约等于)mg (2)两光电门之间的距离, (3)上图 (4)未平衡摩擦力或平衡摩擦力不充分.
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考点分析:
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欧阳瑞雪同学做“探究求合力的方法”实验时,进行了如下操作:
(1)他的实验步骤是:
A.在桌上放一块方木板,在方木板上铺一张白纸,用图钉把白纸钉在方木板上;
B.用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点,在橡皮条的另一端拴上两条细绳,细绳的另一端系着绳套;
C.用两个弹簧秤分别钩住绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置O,记录下O点的位置,读出两个弹簧秤的示数;
D.按选好的标度,用铅笔和刻度尺作出两只弹簧秤的拉力F1和F2的图示,并用平行四边形定则求出合力F;
E.只用一只弹簧秤,通过细绳套拉橡皮条使其伸长,读出弹簧秤的示数,记下细绳的方向,按同一标度作出这个力F′的图示;
F.比较力F′与F的大小和方向,看它们是否相同,得出结论.
上述步骤中:①有重要遗漏的步骤的序号是        ;②遗漏的内容分别是
       
(2)他根据测量结果在白纸上画出如图所示的图(F与AO共线),图中    是F1与F2合成的理论值;    是F1与F2合成的实际值.
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(1)关于“探究弹力和弹簧伸长关系”的实验,下列说法中正确的是   
A.本实验用悬挂钩码的方法给弹簧施加拉力,要保证弹簧位于竖直位置,待钩码平衡时再读出弹簧的长度
B.用刻度尺测量出的弹簧长度可近似认为是弹簧的伸长量
C.实验结束后作图象时,要把所有的点都连接起来,才能探索得到真实的规律
D.如果实验时没有测量弹簧的原长,用弹簧的长度lE.代替弹簧的伸长量x,作出的F-lF.图象不是一条过原点的直线
(2)为了减小本实验的误差,请提出一个合理的建议:    查看答案
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A.小孩和绷床接触的时间段为t1~t5
B.小孩和绷床接触的时间段为t2~t4
C.在运动过程中小孩加速度最大的时刻是t3
D.在运动过程中小孩加速度最大的时刻是t2、t4
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