• 实验:探究加速度与力、质量的关系
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题型:填空题
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填空题

某同学设计了一个探究小车的加速度a与小车所受拉力F及质量m关系的实验,图(a)为实验装置简图.(所用交变电流的频率为50Hz)

(1)图(b)为某次实验得到的纸带,实验数据如图,图中相邻计数点之间还有4个点未画出,根据纸带可求出小车的加速度大小为______m/s2(保留三位有效数字).打D点时速度大小为______m/s.加速度方向为______(填向左、向右)

(2)保持小车质量不变,改变砂和砂桶质量,一位同学根据实验数据作出了加速度a随拉力F的变化图线如图所示.该图线不通过原点,其主要原因是______.

正确答案

(1)相邻计数点之间还有4个点未画出,说明相邻的计数点时间间隔为0.1s

利用匀变速直线运动的两个推论得出:

a===0.510m/s2

vD===0.747m/s

从纸带上看出向左做匀加速直线运动,所以加速度的方向向左.

(2)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.该同学实验操作中遗漏了平衡摩擦力这个步骤.

所以原因是没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够.

故答案为:(1)0.510,0.747,向左.

(2)没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够.

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题型:简答题
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简答题

“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图所示.

(1)打点计时器是一种计时仪器,其电源频率为50Hz,常用的电磁式打点计时器和电火花计时器,使用的都是______(填“直流电”或“交流电”),它们是每隔______s打一个点.

(2)下列说法正确的是______.

A.每次改变小车质量时,应重新平衡摩擦力

B.实验时应先释放小车后接通电源

C.本实验砝码及砝码盘B的质量应远大于小车A的质量

D.在用图象探究加速度与质量关系时,应作a-图象

(3)某同学在实验中.打出的一条纸带如图所示,他选择了几个计时点作为计数点,相邻两计数点间还有4个计时点没有标出,其中s1=7.06cm、s2=7.68cm、s3=8.30cm、s4=8.92cm,纸带加速度的大小是______m/s2

(4)某同学将长木板右端适当垫高,其目的是______.但他把长木板的右端垫得过高,使得倾角过大.用a表示小车的加速度,F表示细线作用于小车的拉力.他绘出的a-F关系图象是______

正确答案

(1)打点计时器是一种计时仪器,其电源频率为50Hz,常用的电磁式打点计时器和电火花计时器,使用的都是 交流电,它们是每隔T==0.02s打一个点.

(2)A、实验前要平衡摩擦力,每次改变小车质量时,不需要重新平衡摩擦力,故A错误;

B、实验时应先接通电源,然后再释放小车,故B错误;

C、在砝码及砝码盘B的质量远小于小车A的质量时,小车受到的拉力近似等于砝码及砝码盘受到的重力,故C错误;

D、应用图象法处理加速度与质量关系实验数据时,为了直观,应作a-图象,故D正确;

故选D.

(3)计数点间的时间间隔t=0.02×5=0.1s,纸带(小车)做匀变速运动,由△x=at2可知,纸带加速度

a===≈0.62m/s2

(4)将长木板右端适当垫高,其目的是平衡摩擦力;把长木板的右端垫得过高,使得倾角过大,小车所受重力平行于木板的分力大于小车受到的摩擦力,小车受到的合力大于细线的拉力,在小车不受力时,小车已经具有一定的加速度,a-F图象不过原点,在a轴上有截距,因此他绘出的a-F关系图象是C.

故答案为:(1)交流电;0.02;(2)D;(3)0.62;(4)平衡摩擦力;C.

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题型:简答题
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简答题

某同学用如图甲所示的实验装置探究加速度与力、质量的关系.先用天平秤得小车质量M=200g、砝码盘的质量为5g.

(1)为了消除摩擦力的影响,在实验前必须平衡摩擦力,请你指出平衡摩擦力的正确方法______.

(2)打点计时器使用的是频率为50Hz的交流电,该同学在正确的操作下获得了一条纸带,如图乙所示.他在便于测量的地方选取第一个计时点,并标记A,第六个点标记B,第十一个点标C,第十六个点标D,第二十一个点标E.测量时发现B点模糊不清,于是他测得AC长为14.56cm、CD长为11.15cm、DE长为13.73cm.根据所测得数据可求得,打C点时小车的速度大小为______m/s,小车运动的加速度为______m/s2.(保留三位有效数字)

(3)该同学在探究加速度与力的关系时保持小车的质量M不变,改变砝码的质量,得到小车的加速度a与砝码盘和砝码的总重力F的实验数据如下表:

a.请根据表中数据在图中作出a-F的关系图象

b.请分析根据所给数据作出的a-F图象最后一个点偏离直线较远的原因______.

正确答案

(1)平衡摩擦力的具体做法是将小车放在一端带有定滑轮的平板上,把平板不带滑轮的一端垫高,在小车后面弄一条纸带,穿过打点计时器,让小车子没有牵引力的情况下恰能匀速下滑;即将长木板右端适当垫高,使小车恰能匀速下滑;

(2)C点速度等于AE段的平均速度,故vC==≈0.986m/s;

根据△x=aT2,有:CE-AC=4aT2,故a==≈2.58m/s2

(3)a.如图所示;

b.砝码质量增加后,加速度变大,砝码加速下降的加速度变大,故重力和拉力偏差较大;

故答案为:(1)将长木板右端适当垫高,使小车恰能匀速下滑;(2)0.986,2.58;(3)a.如图所示,b.小车的质量不是远大于砝码质量.

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简答题

用如图1所示装置探究“加速度与力的关系”.已知砂和砂桶的总质量为m,小车的质量为M,实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小.

(1)实验中要进行质量m和M的选取,以下最合理的一组是______.

A.M=40g,m=10g、20g、30g、40g、50g

B.M=100g,m=10g、20g、30g、40g、50g

C.M=500g,m=10g、20g、30g、40g、50g

D.M=500g,m=30g、60g、90g、120g、150g

(2)本实验中应在释放小车______(选填“之前”或“之后”)接通打点计时器的电源.图2所示为实验中打出的一条纸带,A、B、C、D、E为计数点,相邻计数点间还有四个点没有画出,计数点间的距离如图所示.已知打点计时器的工作频率为50Hz.则小车加速度a=______m/s2.(结果保留两位有效数字)

(3)实验时,某同学由于疏忽,遗漏了平衡摩擦力这一步骤,他测量得到的a-F图象,可能是图3中的图线______.(选填“甲”、“乙”或“丙”)

正确答案

(1)实验时要控制:小车质量远大于砂桶和砂的总质量,分析所给数据可知,最合理的一组数据是C.

(2)实验时应先接通电源,然后再释放小车;计数点间的时间间隔t=0.02s×5=0.1s,

由图2所示纸带可知,小车的加速度a===0.50m/s2

(3)不平衡摩擦力,小车受到的拉力小于砂桶的重力,在a-F图象的F轴上有截距,由图3所示图象可知,应该是图线丙.

故答案为:(1)C;(2)之前;0.50;(3)丙.

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简答题

在探究加速度与力、质量关系的实验中,以下操作正确的是_____________。

        A.平衡摩擦力时,应将重物用细线通过定滑轮系在小车上

        B.平衡摩擦力时,应将纸带连接在小车上并穿过打点计时器

        C.每次改变小车的质量时,不需要重新平衡摩擦力

        D.实验时,应先放开小车,后接通电源

正确答案

BC

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简答题

在“利用打点计时器测定匀加速直线运动加速度”的实验中,打点计时器接在50Hz的低压交变电源上.某同学在打出的纸带上每5点取一个计数点,共取了A、B、C、D、E、F六个计数点(每相邻两个计数点间的四个点未画出).从每一个计数点处将纸带剪开分成五段(分别为a、b、c、d、e段),将这五段纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在xoy坐标系中,如图1所示,由此可以得到一条表示v-t关系的图线,从而求出加速度的大小.

(1)①请你在xoy坐标系中用最简洁的方法作出能表示v-t关系的图线(作在答卷纸上),②并指出哪个轴相当于v轴?答:______;

(2)从第一个计数点开始计时,为求出0.15s时刻的瞬时速度,需要测出哪一段纸带的长度?答:______;

(3)若测得a段纸带的长度为2.0cm,e段纸带的长度为10.0cm,则可求出加速度的大小为______m/s2

正确答案

(1)纸带的高度之比等于中间时刻速度之比,也就是说图中a段纸带高度代表0.05s时的瞬时速度,b纸带高度代表0.15s时的瞬时速度,

c纸带高度代表0.25s时的瞬时速度,d的高度代表0.35s时的瞬时速度,e代表0.45s时的瞬时速度.

所以在xoy坐标系中用最简洁的方法作出能表示v-t关系的图线,如图所示.在xoy坐标系中y轴相当于v轴;

(2)b纸带高度代表0.15s时的瞬时速度,所以为求出0.15s时刻的瞬时速度,需要测出b段纸带的长度.         

(3)若测得a段纸带的长度为2.0cm,时间时0.1s,所以平均速度也就是0.05s时的瞬时速度为0.2m/s;e段纸带的长度为10.0cm,所以平均速度也就是0.45s时的瞬时速度为1m/s;由由以上可知△v=0.8m/s,△t=0.4s;所以加速度a==2.0m/s2

故答案为:(1)①如右图所示    ②y轴   (2)b          (3)2.0

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简答题

某实验小组利用如下图所示的实验装置来探究当合外力一定时,物体运动的加速度与其质量之间的关系.

(1)实验前用刻度尺测出两个光电门中心之间的距离s,并测得遮光条的宽度d.该实验小组在做实验时,将滑块从图所示位置由静止释放,由数字计时器可以读出遮光条通过光电门1的时间△t1,遮光条通过光电门2的时间△t2,则滑块经过光电门1时的瞬时速度的表达式v1=______,滑块经过光电门2时的瞬时速度的表达式v2=______,则滑块的加速度的表达式a=______.(以上表达式均用直接测量的物理量的字母表示).

(2)在本次实验中,实验小组通过改变滑块质量做了6组实验,得到如下表所示的实验数据.

通过计算分析上表数据后,得出的结论是在合外力不变的情况下,物体运动的加速度跟物体的质量成反比,如果想通过图象法进一步确认自己的结论,须建立______(填a-m或a-)坐标系,根据实验数据描点作图,如果图线是一条______,就可确认上述结论.

正确答案

(1)滑块经过光电门1时的瞬时速度的表达式v1=,滑块经过光电门2时的瞬时速度的表达式v2=

根据运动学公式v22-v12=2as得,a==(-)

(2)探究加速度与质量的关系时,分别以a为纵坐标、为横坐标作图象,画出一条过原点的倾斜直线,这样就能直观地看出其关系.

故答案为:

(1)v1=,v2=(-)   

(2)a-通过原点的直线

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简答题

某实验小组设计了如图甲所示的实验装置,通过改变重物的质量,利用计算机可得滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图象,他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验,得到了两条a-F图线,如图乙所示,由图象可得滑块和位移传感器发射部分的总质量m=__________kg;滑块和轨道间的动摩擦因数μ=__________。

正确答案

0.5,0.2

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简答题

在《探究加速度与力、质量的关系》实验中。

(1)某组同学用如图甲所示装置,采用控制变量的方法,来研究小车质量不变的情况下,小车的加速度与小车受到的力的关系,下列措施中不需要和不正确的是___。

A.首先要平衡摩擦力,使小车受到的合力就是细绳对小车的拉力

B.平衡摩擦力的方法就是,在塑料小桶中添加砝码,使小车能匀速滑动

C.每次改变拉小车拉力后都需要重新平衡摩擦力

D.实验中通过在塑料桶中增加砝码来改变小车受到的拉力

E.每次小车都要从同一位置开始运动

F.实验中应先放小车,然后再开打点计时器的电源

   

(2)某组同学实验得出数据,画出a-F图象如乙图所示,那么该组同学实验中出现的问题可能是____。

A.实验中摩擦力没有平衡

B.实验中摩擦力平衡过度

C.实验中绳子拉力方向没有跟平板平行

D.实验中小车质量发生变化

正确答案

(1)BCEF

(2)B

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简答题

某实验小组设计了如下图所示实验装置,通过改变重物的质量,利用计算机可得滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图像。他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验,得到了两条a-F图线,如图所示。滑块和位移传感器发射部分的总质量m=___________kg;滑块和轨道间的动摩擦因数μ=___________。(重力加速度g取10m/s2

   

正确答案

0.5,0.2

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