实验:探究加速度与力、质量的关系
思考:
1.画出实验装置
方案二:方案
方案二:
方案一:
2.为什么要平衡摩擦力?如何平衡摩擦力?如何判断已经平衡摩擦力了?改变小车质量的时候,需要重新平衡摩擦力吗?
3.请推导绳子拉力的表达式?
4.当绳子拉力等于重物重力大小,需要具备什么条件?
5.处理数据时画哪两幅图?图像的斜率代表的物理意义?
6.当出现以下图像时,请分析原因,并指出改进的措施?
7.如何求解加速度?求解加速度时注意有效数字和保留几位小数的区别?
练习
1.某同学用如图甲所示装置探究加速度与力的关系。当地的重力加速度为g。
(1)将长木板固定在水平桌面上,调节定滑轮高度,使连接小车的细线与长木板______,接通电源,释放小车,打出的纸带如图乙所示,在纸带上取一系列计数点,每两计数点间还有4个点没有画出来,图中上部的数字为相邻两个计数点间的距离。打点计时器的电源频率为50Hz,则小车运动的加速度a=______m/s2(结果保留3位有效数字);
(2)保持小车质量M不变,多次改变砂和砂桶的质量m,重复实验,测得多组砂和砂桶的质量m及对应小车运动的加速度a,作出a-m图象如图丙中①所示,由图象可知,实验过程______(填“满足”或“不满足”)m远小于M;
(3)实验时,要使砂和砂桶的重力近似等于小车受到的合外力,需要将长木板没有定滑轮的一端适当垫高,使长木板与水平的夹角正切值为______(用题目及图丙中相关字母表示),以平衡摩擦力,然后重新实验,测得多组加速度a与砂和砂桶的质量m,作出的图线应是图丙中的图线______(填“①”“②”“③”或“④”)。
4.平行2.07满足③
2.在“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验中,做如下探究:
①为猜想加速度与质量的关系,可利用下图所示装置进行对比实验。两小车放在水平板上,前端通过钩码牵引,后端各系一条细线,用板擦把两条细线按在桌上,使小车静止。抬起板擦,小车同时运动,一段时间后按下板擦,小车同时停下。对比两小车的位移,可知加速度与质量大致成反比。关于实验条件,下列正确的是_____(选填选项前的字母)
A.小车质量相同,钩码质量不同
B.小车质量不同,钩码质量相同
C.小车质量不同,钩码质量不同
②某同学为了定量验证(1)中得到的初步关系,设计实验并得到小车加速度与质量的7组实验数据,如表所示。在图2所示的坐标纸上已经描好了6组数据点,请将余下的一组数据描在坐标纸上,并作出图象____________;
次数
1
2
3
4
5
6
7
0.62
0.56
0.48
0.40
0.32
0.24
0.15
0.25
0.29
0.33
0.40
0.50
0.71
1.00
③在探究加速度与力的关系实验之前,需要思考如何测“力”。为了简化“力”的测量,下列说法正确的是_____(选填选项前的字母)
A.使小车沿倾角合适的斜面运动,小车受力可等效为只受绳的拉力
B.若斜面倾角过大,小车所受合力将小于绳的拉力
C.无论小车运动的加速度多大,砂和桶的重力都等于绳的拉力
D.让小车的运动趋近于匀速运动,砂和桶的重力才近似等于绳的拉力
14.BAD
3.为了探究质量一定时加速度与力的关系,一同学设计了图甲所示的实验装置。其中M为带滑轮的小车的质量,m为砂和砂桶的质量。(滑轮质量不计)
(1)实验时,一定要进行的操作或保证的条件是____。
A.用天平测出砂和砂桶的质量
B.将带滑轮的长木板右端垫高,以平衡摩擦力
C.小车靠近打点计时器,先接通电源,再释放小车,打出一条纸带,同时记录弹簧测力计的示数
D.改变砂和砂桶的质量,打出几条纸带
E.为减小误差,实验中一定要保证砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M
(2)该同学在实验中得到图乙所示的一条纸带(相邻两计数点间还有两个点没有画出)。已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电,根据纸带可求出小车的加速度为____m/s2(结果保留2位有效数字)。
(3)以弹簧测力计的示数F为横坐标,加速度a为纵坐标,画出的a-F图象是一条直线(如图丙所示),图线与横轴的夹角为θ,求得图线的斜率为k,则小车的质量为____。
8.BCD1.3
4.(1)(2020年7月浙江选考)做“探究加速度与力、质量的关系”实验时,图1甲是教材中的实验方案;图1乙是拓展方案,其实验操作步骤如下:
图1
(ⅰ)挂上托盘和砝码,改变木板的倾角,使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑;
(ⅱ)取下托盘和砝码,测出其总质量为m,让小车沿木板下滑,测出加速度a;
(ⅲ)改变砝码质量和木板倾角,多次测量,通过作图可得到的关系。
①实验获得如图2所示的纸带,计数