某研究性学习小组分别用如图甲所示的装置进行以下实验:

某研究性学习小组分别用如图甲所示的装置进行以下实验:
Ⅰ.“探究加速度与合外力的关系”.装置中,小车质量为M,砂桶和砂子的总质量为m,通过改变m来改变小车所受的合外力大小,小车的加速度a可由打点计时器和纸带测出.现保持小车质量M不变,逐渐增大砂桶和砂的总质量m进行多次实验,得到多组a、F值(F为弹簧秤的示数).

(1)为了减小实验误差,下列做法正确的是______
A.只需平衡小车的摩擦力
B.沙桶和沙的总质量要远小于小车的质量
C.滑轮摩擦足够小,绳的质量要足够轻
D.先释放小车,后接通打点计时器的电源
(2)某同学根据实验数据画出了图乙所示的一条过坐标原点的倾斜直线,其中纵轴为小车的加速度大小,横轴应为______;
A.[1/M] B.[1/m] C.mg D.F
(3)当砂桶和砂的总质量较大导致a较大时,图线______(填选项前的字母)
A.逐渐偏向纵轴 B.逐渐偏向横轴 C.仍保持原方向不变
Ⅱ.图丙为上述实验中打下的一条纸带,A点为小车刚释放时打下的起始点,每两点间还有四个计时点未画出,测得AB=2.0cm、AC=8.0cm、AD=18.0cm、AE=32.0cm,打点计时器的频率为50Hz,则C点的速度为______m/s,小车的加速度______m/s2
Ⅲ.另一同学设想用图丙的纸带来“探究功与速度变化的关系”.他分析认为,以A为坐标原点,各点到A的距离与弹簧秤的示数F的乘积为纵坐标,各点的速度的二次方为横坐标,若能在直角坐标系中得到是一条过原点的倾斜直线,即可得到“W∝v2”结论.你认为可行吗?______(填“可行”或“不行”).
我爱我家hua 1年前 已收到1个回答 举报

ivude 花朵

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解题思路:Ⅰ.解决实验问题首先要掌握该实验原理,了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项.其中平衡摩擦力的原因以及做法在实验中应当清楚.对小车列出牛顿第二定律方程和平衡方程,解出加速度a的函数表达式,然后即可得出横轴坐标与斜率与什么物理量有关,从而得出结论.
Ⅱ.根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小,根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,可以求出打纸带上C点时小车的瞬时速度大小.
Ⅲ.各点到A的距离与弹簧秤的示数F的乘积即为小车受到的合外力做的功,A点为打的第一个点,所以A点速度为零,若能在直角坐标系中得到是一条过原点的倾斜直线,则可得到“W∝v2”结论.

Ⅰ.(1)本实验中弹簧秤的示数即为绳子的拉力,不需要用砂和砂桶的总重力代替绳子拉力,所以不需要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量,但滑轮摩擦和绳子的重力会影响示数,所以滑轮摩擦足够小,绳的质量要足够轻,实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作,以保证小车所受合外力恰好是绳子的拉力,实验时,若先放开小车,再接通打点计时器电源,由于小车运动较快,可能会使打出来的点很少,不利于数据的采集和处理,故C正确.
故选:C.
(2)对小车分析,应有F=ma,解得:a=[1/MF,由于图线经过坐标原点,所以横轴应为F,故D正确.
故选:D
(3)由于图象的斜率为k=
1
M],所以增大沙和沙桶质量,k不变,仍保持原方向不变,所以C正确.
故选:C
Ⅱ.纸带上面每打一点的时间间隔是0.02s,且每两个记数点间还有四个计时点未画出,T=0.1s.
根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,可以求出打纸带上3点时小车的瞬时速度大小.
vC=
xBD
2T=
AD−AB
2T=
0.18−0.02
0.2=0.8m/s
连续相等时间内的位移差为△x=4cm=0.04m,根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可得:
a=
△x
T2=
0.04
0.01=4m/s2
Ⅲ.A点为打的第一个点,所以A点速度为零,弹簧秤的示数即为小车受到的合外力,各点到A的距离与弹簧秤的示数F的乘积即为小车受到的合外力做的功,根据动能定理可知,W合=
1
2mv2,以A为坐标原点,各点到A的距离与弹簧秤的示数F的乘积为纵坐标,各点的速度的二次方为横坐标,若能在直角坐标系中得到是一条过原点的倾斜直线,则可得到“W∝v2”结论.
故答案为:Ⅰ.(1)C;(2)D;(3)C;Ⅱ.0.8;4;Ⅲ.可行

点评:
本题考点: 探究加速度与物体质量、物体受力的关系;探究功与速度变化的关系.

考点点评: 解决实验问题首先要掌握该实验原理,了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项,能利用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力,在平时练习中要加强基础知识的理解与应用,提高解决问题能力.

1年前

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