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某小组同学“探究加速度与力、质量的关系”实验。为运动的物体提供一个恒定的合力以及...

某小组同学“探究加速度与力、质量的关系”实验。为运动的物体提供一个恒定的合力以及测出这个合力的大小是本实验的关键,甲同学采用“阻力补偿法”来探究。实验装置如图甲所示,把木箱一端垫高,平衡摩擦力影响。保持小车质量不变,通过改变槽码的个数,可以改变小车所受的拉力,与此对应,处理纸带上打出的点来测量加速度;当保持小车受的拉力不变,通过增减小车中的重物改变小车的质量,处理纸带上打出的点来测量加速度。乙同学采用“通过位移之比测量加速度之比的方法”来探究,实验装置如图乙所示,将两辆相同的小车放在水平木板上,前段各系一条细线,线的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘,盘中可以放不同的重物。把木板一端垫高,平衡摩擦力影响。用黑板擦控制小车的动与停。

1)甲同学按照自己的实验方案进行了实验,并将所获得的6组数据对应地绘制在图丙所示图中,请你根据图中点迹,绘制一条可以反映加速度和拉力关系的图线______

2)甲同学进行实验时忘记了将轨道右端垫高平衡摩擦力,一直使轨道处于水平状态,请根据牛顿运动定律,通过推导说明由这种操作和正确操作分别获取的数据所绘制的图线的斜率和纵轴截距_______

3)乙同学的实验方案就是想通过测量位移之比来测量加速度之比,请分析说明该实验方案的可行性_________

 

绘图如下: 和 在初速度为零的匀变速直线运动中有,若运动时间相等,则位移与加速度成正比,即两个小车的加速度之比 【解析】 (1)[1] 由所给点绘图,让尽可能多的点在直线上,不在直线上的点要分布在线的两侧,偏差大的可舍去,绘图如下: (2)[2]设小车与木板摩擦因数为,对小车根据牛顿第二定律有: 整理可以得到: 则所绘制的图线的斜率和纵轴截距分别是和; (3)[3] 在初速度为零的匀变速直线运动中有,若运动时间相等,则位移与加速度成正比,即两个小车的加速度之比。  
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如图所示,质量的木箱置于粗糙水平地面上。时刻,在水平拉力和滑动摩擦力的作用下(设滑动摩擦力为最大静摩擦力),木箱由静止开始做匀加速直线运动,不计空气阻力。求:

1)木箱加速度的大小;

2)木箱在时速度的大小;

3)由牛顿第二定律知道,无论怎样小的力都可以产生加速度。可是当木箱静止在粗糙水平地面上,用水平拉力不能将木箱拉动。这跟牛顿第二定律有没有矛盾?请做出解释说明。

 

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如图所示,一个小物块从一个固定的斜面上匀速下滑,已知小物块的质量为,斜面的倾角为,重力加速度为,不计空气阻力。求:

1)斜面所受的摩擦力

2)小物块与斜面间的动摩擦因数

 

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在初中学习中可知,如果一个物体在力的作用下沿着力的方向移动了一段距离,这个力对物体所做的功。如果知道功的单位是焦耳(),请推导出功的单位与国际单位制中基本单位的关系。

 

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用如图所示装置探究加速度与力、质量的关系。将小车置于水平木板上,通过滑轮与槽码相连。小车可以在槽码的牵引下运动

1)为达到实验目的,下列说法正确的是_____

A. 用天平测物体的质量

B. 探究的是槽码的加速度与力、质量的关系

C. 同时研究某个物理量和另外两个物理量的关系,可采用控制变量的方法

2)为了测出物体运动的加速度的值,同学们还提出了以下三种方案,其中可行的是_____.

A. 小车做初速度为0匀加速直线运动,用刻度尺测量其移动的位移,用秒表测出发生这段位移所用的时间t,由计算出加速度

B. 将打点计时器的纸带连在小车上,通过纸带上打出的点来测量加速度

C. 让两辆相同的小车同时做初速度为0且加速度不同的匀加速直线运动,并同时停下,那么它们的位移之比就等于加速度之比,测量加速度就转换为测量位移了

3)在此实验中,通过测力计用手直接给小车施加一个恒力是否可行?并分析原因______.

 

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在“验证力的平行四边形定则”的实验中,实验装置示意图如图甲所示,其中为橡皮绳,为细绳,为固定橡皮绳的图钉,为橡皮筋与细绳的结点,先用两个弹簧测力计将橡皮绳的一端拉至点,记录两个拉力;再用一个弹簧测力计将橡皮绳拉至点,记录其拉力。图乙是某同学在白纸上根据实验结果做出的力的图示。

1)如果没有操作失误,图乙中的两力中,方向一定沿图甲中的方向的是____

2)此实验中,运用平行四边形定则找到了合力与分力的关系,那么还可以研究以下哪些物理量____(选填选项前的字母)

A. 加速度     B. 位移    C. 路程    D. 速度

 

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