- 牛顿运动定律
- 共29769题
在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,某同学使用了如图1所示的装置,打点计时器使用的交流电频率为50Hz.
①该同学得到一条纸带,在纸带上取连续的六个点,如图(a)所示,自A点起,相邻两点的距离分别为10.0mm、12.0mm、14.0mm、16.0mm、18.0mm,则打E点时小车速度为______m/s,小车的加速度为______m/s2;
②该同学要探究小车的加速度a和质量M的关系,应该保持______;若该同学要探究加速度a和拉力F关系,应该保持______不变;
③该同学通过数据的处理作出了a-F图象,如图(b)所示,则图中直线不过原点的原因可能是______.
正确答案
①利用匀变速直线运动的推论得出:
vE==
=0.85m/s
小车的加速度为a==
m/s2=5m/s2
②该同学要探究小车的加速度a和质量M的关系,应该保持细线对车的拉力F不变;若该同学要探究加速度a和拉力F的关系,应该保持小车的质量M不变.
③图中当F=0时,a≠0.也就是说当绳子上没有拉力时,小车的加速度不为0,说明小车的摩擦力小于重力的分力,所以原因是实验前木板右端垫得过高.
故答案为:①0.85;5;②拉力F恒定;小车质量M恒定;③平衡摩擦力过度.
在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,某同学使用了如图1所示的装置,打点计时器使用的交流电频率为50Hz.
①该同学得到一条纸带,在纸带上取连续的六个点,如图(a)所示,自A点起,相邻两点的距离分别为10.0mm、12.0mm、14.0mm、16.0mm、18.0mm,则打E点时小车速度为______m/s,小车的加速度为______m/s2;
②该同学要探究小车的加速度a和质量M的关系,应该保持______;若该同学要探究加速度a和拉力F关系,应该保持______不变;
③该同学通过数据的处理作出了a-F图象,如图(b)所示,则图中直线不过原点的原因可能是______.
正确答案
①利用匀变速直线运动的推论得出:
vE==
=0.85m/s
小车的加速度为a==
m/s2=5m/s2
②该同学要探究小车的加速度a和质量M的关系,应该保持细线对车的拉力F不变;若该同学要探究加速度a和拉力F的关系,应该保持小车的质量M不变.
③图中当F=0时,a≠0.也就是说当绳子上没有拉力时,小车的加速度不为0,说明小车的摩擦力小于重力的分力,所以原因是实验前木板右端垫得过高.
故答案为:①0.85;5;②拉力F恒定;小车质量M恒定;③平衡摩擦力过度.
在“探测加速度与力、质量的关系”的实验中
(1)下列说法正确的是______
A.该实验采用了控制变量法
B.应使沙桶的总质量远大于小车和钩码的总质量
C.处理实验数据时采用描点法图象,可以减小误差
D.图象法处理实验数据时宜采用α-F图象和α-l/M图象
(2)小明同学将实验装置如图1安装好,准备接通电源开始做实验,但小红同学发现有两处明显错误的地方,请帮助指出:(i)______,(ii)______.
(3)在实验装置安装正确的前提下,选择交流8V输出,在操作正确的情况下,打出的纸带上(图2)计时点出现了短划线,出现短划线可能的原因是______.
A.砂桶的总质量太大 B.输出电压太高
C.小车的总质量太大D.打点计时器的震针到下面底板的距离太近.
正确答案
(1)A、研究加速度与力和质量的关系时,需控制一个量不变,即采用控制变量法.故A正确.
B、为了使沙桶的总重力等于绳的拉力,应使沙桶的总质量远小于小车和钩码的总质量.故B错误.
C、处理实验数据时采用描点法图象,可以减小误差.故C正确.
D、图象法处理实验数据时宜采用α-F图象和α-图象,不能作a-M图象,因为a-M图象为曲线,不能得出a与M的定量关系.故D正确.
故选:ACD.
(2)小明同学将实验装置如图1安装好,有两明显的错误:1、电源接在直流输出两端;2、木板没有适当垫高.
(3)打出的纸带上(图2)计时点出现了短划线,可能是输出电压太高,导致振针的振幅较大,与纸带间产生的摩擦较大,形成短划线,也可能是振针与底板的距离太近.与沙桶和小车的质量大小没有关系.故选:BD.
故答案为:(1)ACD,(2)电源接在直流输出两端,木板没有垫高,(3)BD.
某同学在用如图甲所示的装置做“探究加速度与物体受力的关系”实验时,
(1)该同学在实验室找到了一个小正方体木块,用实验桌上的一把游标卡尺测出正方体木块的边长,如图乙所示,则正方体木块的边长为______cm;
(2)接着用这个小正方体木块把小车轨道的一端垫高,通过速度传感器发现小车刚好做
匀速直线运动.设小车的质量为M,正方体木块的边长为a,并用刻度尺量出图中AB的距离为l(a<l且已知θ很小时tanθ≈sinθ),则小车向下滑动时受到的摩擦力为______
(3)然后用细线通过定滑轮挂上重物让小车匀加速下滑,不断改变重物的质量m,测出对应的加速度a,则下列图象中能正确反映小车加速度a与所挂重物质量m的关系的是______
正确答案
(1)由图乙可以读出正方体木块的边长为:a=31mm+10×0.05mm=31.50mm=3.150cm;
(2)设此时木板与水平面的夹角为θ,小车刚好做匀速直线运动,所以小车受力平衡,则有:
f=Mgsinθ
根据几何关系可知:sinθ=
所以f=
(3)设小车与砝码的质量为M,小桶与砂子的质量为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,绳子的拉力近似等于砂和砂桶的总重力.所以刚开始a-m图象是一条过原点的直线,
当小桶与砂子的质量为m变大后不能满足m<<M的条件,图象弯曲,且加速度增大的速度变慢,故选C
故答案为:(1)3.150;(2);(3)C.
某实验小组在实验室做“探究加速度与力、质量的关系”实验:
(1)甲同学在物体所受合外力不变时,改变物体的质量,得到数据如表所示。
①根据表中的数据,在图1所示的坐标中描出相应的实验数据点,并作出a-图象。
②由a-图象,你得出的结论为______。
③物体受到的合力大约为______。(结果保留两位有效数字)
(2)乙同学在保持小车质量不变的情况下,通过多次改变对小车的拉力,由实验数据作出的a-F图象如图2所示,则该图象中图线不过原点的原因是:______,小车的质量为______kg.(保留两位有效数字)
正确答案
(1)①根据表中实验数据在坐标系中描出对应的点,
然后根据各点作出图象如图所示;
②由图象可知,a-图象是过原点的直线,
由此可知:在物体所受合力不变的情况下,物体的加速度与质量成反比;
③由图象可知,物体所受合力为F=ma==
≈0.15N.
(2)由图2可知,a-F图象不过原点,在a轴上有截距,即F=0时有加速度,这是由于在平衡摩擦力时,木板被垫的太高,木板倾角太大,平衡摩擦力太过造成的;
小车质量m==
=2kg;
故答案为:(1)①图象如图所示;②在物体所受合力不变的情况下,物体的加速度与质量成反比;③0.15;
(2)平衡摩擦力太过;2.
(1)放在光滑水平面上的两个小车前端各系一根细线,线的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘,盘中可放砝码.小盘和砝码所受重力,近似等于使小车做匀加速运动的合力,增减小盘中砝码,可以改变小车受到的合外力.后端各系一根细线,用一个黑板擦把两根细线同时按在桌上,使小车静止.抬起黑板擦两小车同时开始运动,按下黑板擦两车同时停下,用刻度尺量出两小车通过的位移.用此办法验证牛顿第二定律的实验中,下列说法正确的是______
A、若两车质量相同,并测得两车的位移与所挂砝码和小盘的质量之和成正比,则说明加速度与外力成正比
B、若两车质量相同,必须算出加速度的具体值与所挂砝码和小盘的质量之和的关系,才能验证加速度与外力成正比
C、若两车所挂小盘和砝码质量相同,测得两车的位移与小车的质量,则可探究加速度与质量的关系
D、若两车所挂小盘和砝码质量相同,测得两车的位移与小车的质量,则可探究加速度与力的关系
(2)在“验证牛顿第二定律”的实验中,为验证小车质量M不变时,a与F成正比,小车质量M和砂及砂桶质量m分别选取下列四组值:
A、M=500g,m分别为50g、70g、100g、125g;
B、M=500g,m分别为20g、30g、40g、50g;
C、M=200g,m分别为50g、70g、100g、125g;
D、M=200g,m分别为30g、40g、50g、60g.
若其它操作都正确,那么在选用______组测量值所画出的a-F图线较准确.
正确答案
(1)在初速度为零的匀变速直线运动中有x=at2,若运动时间相等,则位移与加速度成正比.
A、若两车质量相同,并测得两车的位移与所挂砝码和小盘的质量之和成正比,则说明加速度与外力成正比.故A正确.B错误.
C、若两车所挂小盘和砝码质量相同,即两车所受外力相等,所以测得两车的位移与小车的质量,则可探究加速度与质量的关系,故C正确,D错误.
故选AC.
(2)实验时要求小车质量M要远远大于砂及砂桶的质量m,只有B中M与m相差最大,
故选:B
故答案为:(1)A C;(2)B
在《验证牛顿第二定律》的实验中,图为实验装置示意图.
(1)除图中所示仪器外,还需要下列哪些仪器?______
A.秒表 B.天平 C.弹簧测力计
D.带毫米刻度的刻度尺 E.低压直流电源 F.低压交流电源
(2)为了保证实验条件和减小误差,以下哪些措施是必要的?______
A.将木板的一端垫高,使小车不受拉力时恰能在木板上做匀速运动
B.每次改变小车的质量后,都要做平衡摩擦力的工作
C.尽量使沙与沙桶的总质量比小车质量小得多
D.同一条件下多打几条纸带
(3)某学生在平衡摩擦力时,把长木板的一端垫得过高,使得倾角偏大.他所得到的a-F关系可用图中哪条图线表示?(图中a是小车的加速度,F是细线作用于小车的拉力)
答:______
正确答案
(1)因实验中打点计时器本身可以记录时间,故不用秒表;电源应采用低压交流电流;需要用天平称质量;通过刻度尺测出长度来算出加速度大小.
故选:BDF
(2)A、在实验的过程中,我们认为绳子的拉力F等于钩码的重力mg,而在小车运动中还会受到阻力,所以我们首先需要平衡摩擦力.具体的方法是适当垫高长木板无滑轮的一端,使未挂钩码的小车恰能拖着纸带匀速下滑,故A正确.
B、根据实验原理可知,重力的下滑分力等于滑动摩擦力,因此每次改变小车的质量后,都不会影响平衡条件,所以不要每次平衡摩擦力的,故B错误.
C、为了使沙与沙桶的总质量接近小车的合力,因此尽量使沙与沙桶的总质量比小车质量小得多,故C正确;
D、同一条件下多打几条纸带,目的是求平均值,故D正确.
故选ACD.
(3)A、图象过原点,恰好平衡摩擦力,木板高度合适,故A错误;
B、在拉力较大时,图象发生弯曲,这是由于小车质量没有远大于砂桶质量造成的,故B错误;
C、a-F图象在a轴上有截距,是由过平衡摩擦力造成的,平衡摩擦力时木板垫的过高,故C正确;
D、图象在F轴上有截距,没有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足,故D错误;
故选C.
科学规律的发现离不开科学探究,而科学探究可以分为理论探究和实验探究.下面我们追寻科学家的研究足迹用两种方法探究恒力做功和物体动能变化间的关系.
Ⅰ.理论探究:
根据牛顿运动定律和有关运动学公式,推导在恒定合外力的作用下,功与物体动能变化间的关系,请写出你的推导过程:
Ⅱ.实验探究:
①某同学的实验方案如图乙所示,他想用钩码的重力表示小车受到的合外力,为了减小这种做法带来的实验误差,你认为在实验中还应该采取的两项措施是:a.______;b.______;
②如图所示是某次实验中得到的一条纸带,其中A、B、C、D、E、F是计数点,相邻计数点间的时间间隔为T.距离如图.则打C点时小车的速度为______;要验证合外力的功与动能变化间的关系,除位移、速度外,还要测出的物理量有______.
正确答案
I、推导:牛顿第二定律得F合=ma,由运动学公式得v22-v12=2ax,由功的定义式
W合=F合x,三式联立得W合=-
Ⅱ、①小车在水平方向上受绳的拉力和摩擦力,想用钩码的重力表示小车受到的合外力,首先需要平衡摩擦力;
其次:设小车质量M,钩码质量m,整体的加速度为a,绳上的拉力为F,则:对小车有:F=Ma;对钩码有:mg-F=ma,即:mg=(M+m)a;
如果用钩码的重力表示小车受到的合外力,则要求:Ma=(M+m)a,必须要满足钩码的质量远小于小车的总质量,这样两者才能近似相等.
②C是BD的中间时刻,所以C点的速度就等于BD过程中的平均速度:
即:vC=
验证合外力的功与动能变化间的关系只需验证:mgx=Mv2,要验证合外力的功与动能变化间的关系,除位移、速度外,还要测出的物理量有钩码的重力和小车的总质量.
故答案为:I、见上面推导过程
Ⅱ、①a.平衡摩擦力 b.钩码的重力远小于小车的总重力
②,钩码的重力和小车的总质量
图甲为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图.沙和沙桶的总质量为m,小车和砝码的总质量为M.实验中用沙和沙桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小.
(1)实验中,为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力,先调节长木板一端滑轮的高度,使细线与长木板平行.接下来还需要进行的一项操作是______
A.将长木板水平放置,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,给打点计时器通电,调节m的大小,使小车在沙和沙桶的牵引下运动,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动
B.将长木板的一端垫起适当的高度,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,撤去沙和沙桶,给打点计时器通电,轻推小车,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动
C.将长木板的一端垫起适当的高度,撤去纸带以及沙和沙桶,轻推小车,观察判断小车是否做匀速运动
(2)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=200g,m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
B.M=200g,m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
C.M=400g,m=10g、15g、20g、25g、30g、40g
D.M=400g,m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
(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画出.量出相邻的计数点之间的距离分别为:sAB=4.22cm、sBC=4.65cm、sCD=5.08cm、sDE=5.49cm、sEF=5.91cm、sFG=6.34cm.已知打点计时器的工作频率为50Hz,则a=______m/s2.
正确答案
(1)将不带滑轮的木板一端适当垫高,在不挂沙和沙桶的情况下使小车恰好做匀速运动,以使小车的重力沿斜面分力和摩擦力抵消,那么小车的合力就是绳子的拉力.要判断是否是匀速运动,我们可以从打出的纸带相邻的点的间距来判断小车是否做匀速运动,故选B.
(2)当m<<M时,即当沙和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和沙桶的总重力.故选C.
(3)相邻的两个计数点之间还有四个点未画出,相邻的计数点时间间隔为0.1s
利用匀变速直线运动的推论△x=at2,
sDE-sAB=3a1T2
sEF-sBC=3a2T2
sFG-sCD=3a3T2
a==0.42m/s2.
故答案为:(1)B (2)C (3)0.42
某同学用如图甲所示的气垫导轨和光电门装置“研究物体的加速度与外力关系”,他的操作步骤如下:①将一端带有定滑轮的气垫导轨放置在实验台上,②将光电门固定在气垫轨道上离定滑轮较近一端的某点B处,③将带有遮光条的质量为M的滑块放置在气垫导轨上的A处,④用重力为F的钩码,经绕过滑轮的细线拉滑块,使滑块从同一位置A由静止释放,测出遮光条通过光电门的时间t,⑤改变钩码个数,使滑块每次从同一位置A由静止释放,重复上述实验.记录的数据及相关计算如下表:
(1)若用游标卡尺测出滑块上遮光条的宽度d如图乙所示,则遮光条的宽度d=______cm,第一次测量中小车经过光电门时的速度为______m/s(保留两位有效数字)
(2)实验中遮光条到光电门的距离为s,遮光条的宽度为d,遮光条通过光电门的时间为t,可推导出滑块的加速度a与t关系式为______.
(3)本实验为了研究加速度a与外力F的关系,只要作出______的关系图象,请作出该图线.
(4)根据作出的图象,判断该同学可能疏漏的重要实验步骤是______.
正确答案
解析:(1)由图知第10条刻度线与主尺对齐,d=10mm+10×0.05mm=10.50mm=1.050cm;
第一次测量的速度:v==0.37m/s.
故答案为:1.050,0.37.
(2)由运动学公式得:v2=2as
v=
则解得:a=.
故答案为:a=.
(3)将a=代入公式F=ma得:
F=m=
•
,
故作出F~图象即可;
利用描点法得出其图象如下所示:
故答案为:F~.
(4)根据图象可知开始时刻拉力并不为零,这说明气垫导轨没有调水平.
故答案为:没有将气垫导轨调节水平.
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.
(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=______.
正确答案
实验中我们认为:mg=Ma,而实际上是:mg=(M+m)a,因此只有当M>>m时,小车所受合外力大小等于mg.
(2)通过光电门的测量我们计算出了通过光电门1的速度为:v1=,
通过2时的速度为:v2=
如果测出两光电门之间的距离x,根据:-
=2ax,
得:a==
.
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;
某学校实验小组用图(甲)所示的实验装置来“探究加速度与力和质量的关系”.
(一)有本实验的操作以下说法正确的是______
A.打点计时器如果是电火式的,应使用220v交流电源
B.打点计时器如果是电磁式的,应使用220v交流电源
C.平衡摩擦力时,应将沙桶用细线跨过定滑轮系在小车上,让小车做匀速直线运动
D.实验操作时,应先接通电源后放小车
(二)如图乙所示是某小组在实验中,由打点计时器得到的一条清晰纸带,纸带上两相邻计数点的时间间隔为T=0.10s,其中S1=4.31cm、S2=4.81cm、S3=5.33cm、S4=5.82cm、S5=6.30cm、S6=6.80cm,则打下A点时小车的瞬时速度大小是______m/s,小车运动的加速度的大小是______m/s2(计算结果保留两位有效数字).
(三)另一小组在该实验中得到了如下一组实验数据:
①请在图丙所示的坐标中画出a-F的图线(见答案纸)
②从图中可以发现实验操作中存在的问题可能是______填字母序号)
A、实验没有平衡摩擦力
B、实验中平衡摩擦力时木板倾角过小
C、实验中平衡摩擦力时木板倾角过大
D、实验中小车质量太大
E、实验中砂桶和砂的质量太大
正确答案
(1)A、电磁打点计时器的工作电压是4~6V的交流电,而电火花打点计时器的工作电压是220V交流电.故A正确,B错误;
C、平衡摩擦力时,不能将沙桶用细线跨过定滑轮系在小车上,而是将小车直接放在木板上,调节木板的倾角,让小车做匀速直线运动即可,故C错误;
D、实验操作时,是先接通打点计时器然后让物体带动纸带运动,这样可以保证纸带的大部分距离上有点迹,能充分利用整个纸带.故D正确.
故选AD
(2)利用匀变速直线运动的推论得:
vA==
=0.56m/s
由于相邻的计数点间的位移之差不等,故采用逐差法求解加速度.
S6-S3=3a1T2 ①
S5-S2=3a2T2 ②
S4-S1=3a3T2 ③
a= ④
联立①②③④得:
a=
带入数据解得:a=0.46m/s2
(3)①用描点法得出的图象如下所示:
②由该图象可知,开始有外力F时,物体的加速度仍为零,因此该实验操作中可能没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够,故A、B正确,C、D、E错误.
故选AB.
故答案为:(1)AD;(2)0.56m/s;0.46m/s2;(3)如图所示;AB
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.
(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)某位同学经测量、计算获得的数据作出了小车加速度与所受合外力的关系图象(图乙),试指出图线不过原点产生误差的主要原因.______.
正确答案
(1)实验中我们认为:mg=Ma,而实际上是:mg=(M+m)a,因此只有当M>>m时,小车所受合外力大小等于mg.
故答案为:小车所受合外力大小等于(或约等于)mg.
(2)通过光电门的测量我们计算出了通过光电门1的速度为:v1=,
通过2时的速度为:v2=
如果测量出经过1、2时的时间t,根据:a=,得:a=
如果测出经过1、2时的距离x,根据:-
=2ax,得:a=
.
故答案为:两光电门之间的距离(或“小车由光电门1运动至光电门2所用时间”),(或“:a=
”)
(3)由图乙可知,开始小车受合外力时,加速度却为零,因此操作过程中可能没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不足.
故答案为:木板倾角偏小(或“平衡摩擦力不足”或“末完全平衡摩擦力”).
现要验证“当质量一定时,物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律.给定的器材如下:一倾角可以调节的长斜面(如图)、小车、计时器一个、米尺.
(1)填入适当的公式或文字,完善以下实验步骤(不考虑摩擦力的影响):
①小车自斜面上方一固定点A1从静止开始下滑至斜面底端A2,记下所用的时间t
②用米尺测量A1与A2之间的距离s,则小车的加速度a=______.
③用米尺A1相对于A2的高h.设小车所受重力为mg,则小车所受的合外力F=______.④改变______,重复上述测量.
⑤以h为横坐标,为纵坐标,根据实验数据作用作图.如能得到一条过原点的直线,则可以验证“当质量一定时,物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律.
(2)在探究如何消除上述实验中摩擦阻力影响的过程中,某同学设计的方案是:
①调节斜面倾角,使小车在斜面上匀速下滑.测量此时A1点相对于斜面底端A2的高度ho.②进行(1)中的各项淐.
③计算与作图时用(h-ho)代替h.
对此方案有以下几种评论意见:
A.方案正确可行
B.方案的理论依据正确,但利用所给的器材无法确定小车在斜面上是否做匀速运动.
C.方案的理论依据有问题,小车所受摩擦力与斜面倾角有关.
其中合理的意见是______.
正确答案
(1)②小车做初速度为零的匀加速直线运动,根据匀变速直线运动规律有s=at2,
所以有:a=
③小车在斜面上受到竖直向下的重力、垂直接触面的支持力,这两个力在垂直斜面方向的合力为零,所以沿斜面方向的力为mgsinα,而斜面高度为h,
根据几何关系有sinα=,所以有小车受到的合外力为F=mg
.
因为要探究加速度与合外力的关系,应该改变合外力的大小,而由上面可知,在质量确定的情况下,合外力的大小与高度成正比,所以应该改变高度h的数值重复实验.要改变h 的数值,实质是改变斜面的倾角.
(2)当改变斜面的倾角,小车所受摩擦力会发生改变,故选C.
故答案为:(1)② ③mg
④斜面倾角(或填h的数值)
(2)C
如图1所示,某组同学借用“探究a与F、m之间的定量关系”的相关实验思想、原理及操作,进行“研究合外力做功和动能变化的关系”的实验:
①为达到平衡阻力的目的,取下细绳及托盘,通过调整垫片的位置,改变长木板倾斜程度,根据打出的纸带判断小车是否做______运动.
②连接细绳及托盘,放人砝码,通过实验得到图2所示的纸带.纸带上0为小车运动起始时刻所打的点,选取时间间隔为0.1s的相邻计数点A、B、C、D、E、F、G.实验时小车所受拉力为0.2N,小车的质量为0.2kg.
请计算小车所受合外力做的功W和小车动能的变化△Ek,补填表中空格(结果保留至小数点后第四位).
分析上述数据可知:在实验误差允许的范围内W=△Ek,与理论推导结果一致.
③实验前已测得托盘质量为7.7×10-3kg,实验时该组同学放入托盘中的砝码质量应为______kg(g取9.8m/s2,结果保留至小数点后第三位).
正确答案
①为保证拉力等于小车受到的合力,需平衡摩擦力,即将长木板左端适当垫高,轻推小车,小车做匀速直线运动;
②拉力的功为:W=F•xOF=0.2N×0.5575m=0.1115J;
F点的瞬时速度为:vF==
=1.051m/s;
故F点的动能为:EKF=m
=
×0.2×1.0512J=0.1105J;
③砝码盘和砝码整体受重力和拉力,从O到F过程运用动能定理,有:[(M+m)g-F]xOF=EKF;
代入数据解得:m=0.015kg;
故答案为:①匀速直线; ②0.1115,0.1105; ③0.015.
扫码查看完整答案与解析