在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系时,采用如图1所示的实验装置,小车及车中的砝码质量用 M

在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系时,采用如图1所示的实验装置,小车及车中的砝码质量用 M 表示,盘及盘中的砝码质量用 m 表示,小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计时器打出的点计算出:
(1)当M与m的大小关系满足______时,才可以认为绳子对小车的拉力大小等于盘和砝码的重力.
(2)一组同学在先保持盘及盘中的砝码质量一定,探究加速度与质量的关系,以下做法正确的是______
A.平衡摩擦力时,应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上
B.每次改变小车的质量时,不需要重新平衡摩擦力
C.实验时,先放开小车,再接通打点计时器电源
D.小车运动的加速度可用天平测出 m 以及小车质量 M,直接用公式 a=mg/M 求出
(3)在保持小车及车中的砝码质量 M 一定,探究加速度与所受合外力的关系时,由于平衡摩擦力时操作不当,两位同学得到的 a-F 关系分别如图2C、D 所示( a 是小车的加速度,F 是细线作用于小车的拉力).其原因分别是:C 图______ D 图______.
jxzfire 1年前 已收到1个回答 举报

YAYAQ 幼苗

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解题思路:(1)当盘及盘中砝码的总质量远小于小车及砝码总质量时,可以认为小车受到的拉力等于盘及砝码的重力.
(2)平衡摩擦力时,不能挂盘;实验过程中,应保证绳和纸带与木板平行;小车的加速度应由纸带求出.
(3)由C图象可以看出:图线不通过坐标原点,当加速度为某一值时,F为零,知平衡摩擦力过度.由D图象可以看出:图线不通过坐标原点,当拉力为某一值时,a为零,知没有平衡摩擦力或倾角过小.

(1)该实验的研究对象是小车,采用控制变量法研究.当质量一定时,研究小车的加速度和小车所受合力的关系.为消除摩擦力对实验的影响,可以把木板D的左端适当垫高,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.
根据牛顿第二定律得:
对m:mg-F=ma
对M:F=Ma
解得:F=[Mmg/M+m=
mg
1+
m
M],当M>>m时,即当砝码和盘的总重力要远小于小车的重力,绳子的拉力近似等于砝码和盘的总重力.
(2)A、平衡摩擦力时,应将绳从小车上拿去,轻轻推动小车,使小车沿木板运动,通过打点计时器打出来的纸带判断小车是否匀速运动.故A错误.
B、每次改变小车的质量时,小车的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消,不需要重新平衡摩擦力.故B正确.
C、实验时,应先放开小车,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错误.
D、小车运动的加速度是利用打点计时器测量,如果用天平测出m以及小车质量M,直接用公式a=[mg/M]求出,这是在直接运用牛顿第二定律计算的,而我们实验是在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系.故D错误.
故选:B
(3)C图:当F=0时,a≠0.也就是说当绳子上没有拉力时小车就有加速度,该同学实验操作中平衡摩擦力过大,即倾角过大.
D图: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.该组同学实验操作中遗漏了平衡摩擦力或平衡摩擦力不足这个步骤.即没有平衡摩擦力或倾角过小
故答案是:(1)M>>m;(2)B;(3)倾角过大;没有平衡摩擦力或倾角过小.

点评:
本题考点: 探究加速度与物体质量、物体受力的关系.

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.
第3题考查的是力学问题,把长木板的一端垫得过高,使得倾角偏大,会导致重力沿斜面向下的分力增大,摩擦力减小等现象,这些我们都要从学过的力学知识中解决.

1年前

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