用如图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系。
(1)下列操作中正确的有 。
A.调节滑轮的高度,使拉小车的细线与长木板保持平行
B.实验时,先放开小车后再接通打点计时器的电源
C.增减小车上的砝码后不需要重新调节长木板的倾角
D.小车撞击到滑轮后立即关闭电源
(2)若砂和砂桶的质量为m,小车和砝码的质量为M,此实验 ___________(选填“需要”或“不需要”)满足M≫m的条件;
(3)图乙是实验中得到的一条纸带,A、B、C、D、E、F、G为7个相邻的计数点,相邻的两个计数点之间还有四个点未标出。量出相邻的计数点之间的距离分别为:xAB=3.20 cm、xBC=3.63 cm、xCD=4.06 cm、xDE=4.47 cm,xEF=4.89 cm,xFG=5.33cm。已知打点计时器的工作频率为50 Hz,则小车的加速度a=__________m/s2。(结果保留两位有效数字)
(4)某同学利用图示装置,将小车更换为木块,在长木板保持水平的情况下,测定木块与木板间的动摩擦因数μ。某次实验中砂和砂桶的质量为m,木块的质量为M,利用纸带测出的加速度为a,力传感器的读数为F,重力加速度为g。则μ= 。(试用上述字母表示)
(2017·广东模拟)如图(a)由小车、斜面及粗糙程度可以改变的水平长直木板构成伽利略理想斜面实验装置。实验时,在水平长直木板旁边放上刻度尺,小车可以从斜面平稳地滑行到水平长直平面。利用该装置与器材,完成能体现如图(b)“伽利略理想斜面实验思想与方法”的实验推论(设重力加速度为g)。
(1)请指出,实验时必须控制的实验条件_____________________________________。
(2)请表述,由实验现象可以得出的实验推论:___________________________________________。
(3)图(C)是每隔Δt时间曝光一次得到小车在粗糙水平面上运动过程中的五张照片,测得小车之间的距离分别是s1、s2、s3、s4,由此可估算出小车与水平面的动摩擦因数μ=____________(需要用s1、s2、s3、s4、g、Δt字符表示)。
为了探究加速度与力、质量的关系:
(1)小亮利用如图甲所示的实验方案,探究小车质量一定时加速度与合外力之间的关系,图中上下两层水平轨道,细线跨过滑轮并挂上砝码盘,将砝码和砝码盘的总重作为小车所受合外力,两小车尾部细线连到控制装置上,实验时通过控制装置使两小车同时开始运动,并同时停止。
①实验前,下列操作必要的是
A.选用质量不同的两辆小车
B.调节定滑轮的高度,使细线与轨道平行
C.使砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量
D.将轨道右端适当垫高,使小车在没有细线牵引时能在轨道上匀速运动,以平衡摩擦力
②他测量了两小车的位移为x1,x2,则= 。
(2)小明用如图乙所示的装置进行实验
①打出的一条纸带如图丙所示,计时器打点的时间间隔为0.02 s。他从比较清晰的A点起,每五个点取一个计数点,测量出各点到A点的距离标在纸带上各点的下方,则小车运动的加速度为__________m/s2。(计算结果保留两位有效数字)
②实验前由于疏忽,小明遗漏了平衡摩擦力这一步骤,他测量得到的a–F图象,可能是丁图中的图线 (选填“1”、“2”、“3”)。
③调整正确后,他作出的a–F图象末端明显偏离直线,如果已知小车质量为M,某次所挂钩码质量为m,则戊图中坐标a1应为 ,a2应为 。
2017·江苏常镇高三调研)在探究“加速度与力和质量的关系”实验时,某老师对传统实验进行了改进,其实验操作如下:
①如图所示,先将沙和沙桶通过滑轮悬挂于小车一端,调节平板的倾角θ,使小车沿斜面向下做匀速直线运动,测出沙和沙桶的总质量m;
②保持平板倾角θ不变,去掉沙和沙桶,小车即在平板上沿斜面向下做匀加速直线运动,通过纸带测量其加速度a;
③保持小车质量M不变,多次改变沙和沙桶的总质量m,每次重复①②两步操作,得到小车加速度与合力的关系;
④多次改变小车的质量,进行适当的操作,得到小车加速度和质量的关系。
(1)在上述实验操作过程中,以下说法正确的是______。
A.可以用电池盒给打点计时器供电
B.应在小车开始运动后再接通打点计时器的电源
C.要保持细绳与平板平行
D.应让小车从靠近定滑轮处开始运动
(2)在操作①中若打了一条如下图所示的纸带,已知纸带左端为连接小车处,则应将平板的倾角适当______(选填“增大”或“减小”)些;
(3)在操作②中,小车所受的合力大小等于______(用题中所给定的字母以及重力加速度g表示);
(4)在本实验中______(选填“需要”或“不需要”)满足沙和沙桶的质量远小于小车的总质量;在操作④中,每次改变小车质量后,______(选填“需要”或“不需要”)重新调节平板的倾角。
(2017·广东高一期末)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,盘及重物的质量用m表示,小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出。
(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及砝码的重力。
(2)一组同学在做加速度与质量的关系实验时,保持盘及重物的质量一定,改变小车及车中砝码的质量,测出相应的加速度,采用图像法处理数据,为了比较容易地检查出加速度a与质量M的关系,应该作a与 的图象。
(3)如图乙所示为某同学根据测量数据作出的a–F图线,此图线说明实验存在的问题是 。
(4)图丙为某次实验得到的纸带,已知使用电源频率为50 Hz。根据纸带可求出小车在C点的速度大小为 m/s,加速度大小为 m/s2(结果保留两位有效数字)。
科学探究活动通常包括以下环节:提出问题,做出假设,制定计划,搜集证据,评估交流等。一组同学研究“运动物体所受空气阻力与运动速度关系”的探究过程如下
A.有同学认为:运动物体所受空气阻力可能与其运动速度有关
B.他们计划利用一些“小纸杯”作为研究对象,用超声测距仪等仪器测量“小纸杯”在空中直线下落时的下落距离、速度随时间变化的规律,以验证假设
C.在相同的实验条件下,同学们首先测量了单只“小纸杯”在空中下落过程中不同时刻的下落距离,将数据填入表中,如图(a)是对应的位移—时间图线。然后将不同数量的“小纸杯”叠放在一起从空中下落,分别测出它们的速度—时间图线,如图(b)中图线1、2、3、4、5所示
D.同学们对实验数据进行分析、归纳后,证实了他们的假设。回答下列提问:
(1)与上述过程中A、C步骤相应的科学探究环节分别是________、________;
(2)图(a)中的AB段反映了运动物体在做________运动,表中x处的值为________;
(3)图(b)中各条图线具有共同特点,“小纸杯”在下落的开始阶段做______运动,最后“小纸杯”做______运动;
时间(s) | 下落距离(m) |
0.0 | 0.000 |
0.4 | 0.036 |
0.8 | 0.469 |
1.2 | 0.957 |
1.6 | 1.447 |
2.0 | x |