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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...

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。

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

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

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)

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”)。

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     

 

(1)①BCD ② (2)①0.40 ②3 ③ 【解析】(1)本实验需要用砝码盘和砝码的重力代替小车所受的合外力,当小车在轨道上滑动时将会与垫高,使小车在没有细线牵引时能在轨道上匀速运动,且应该满足砝码盘和砝码的总质量远小于小车的质量,细线的拉力为小车的合力,要求细线与木板平行,所以应调节定滑轮的高度使细线与木板平行,对小车质量是否相同没有要求,故A错误,BCD正确。小车做初速度为零的匀加速直线运动:由位移与时间关系:x=at2,因运动时间相等,则位移与加速度成正比。小车1、2的加速度之比为:。 (2)①每五个点取一个计数点,所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1 s,根据匀变速直线运动的推论公式Δx=aT2得。 ②遗漏了平衡摩擦力这一步骤,就会出现当有拉力时,物体不动的情况,由牛顿第二定律可知,即F≠0时,a=0。故图线为:3。 ③没有偏离直线时,可以用砝码盘和砝码的总重力代替小车受到的合力,根据牛顿第二定律得:mg=Ma1, 解得。偏离直线后说明砝码的总质量不是远远小于车的质量了,把砝码以及小车看成一个整体,根据牛顿第二定律:mg=(m+M)a2,解得。  
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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:

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;

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;

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;

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

 

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(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aF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)

 

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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

 

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