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在研究“加速度与力的关系”实验中,某同学根据学过的理论设计了如下装置(如图甲):...

在研究加速度与力的关系实验中,某同学根据学过的理论设计了如下装置(如图甲):水平桌面上放置了气垫导轨,装有挡光片的滑块放在气垫导轨的某处(档光片左端与滑块左端齐平)。实验中测出了滑块释放点到光电门(固定)的距离为s,挡光片经过光电门的速度为v,钩码的质量为m,(重力加速度为g,摩擦可忽略)

1)本实验中钩码的质量要满足的条件是__

2)该同学作出了v2m的关系图象(如图乙),发现是一条过原点的直线,间接验证了加速度与力的关系,依据图象,每次小车的释放点有无改变__ (选填),从该图象还可以求得的物理量是__

 

钩码质量远小于滑块质量 无 滑块质量 【解析】 (1)设钩码质量为m,滑块质量为M,对整体分析,根据牛顿第二定律,滑块的加速度 a= 隔离对滑块分析,可知细绳上的拉力 FT=Ma= 要保证绳子的拉力FT等于钩码的重力mg,则钩码的质量m要远小于滑块的质量M,这时有FT; (2)滑块的加速度a=,当s不变时,可知加速度与v2成正比,滑块的合力可以认为等于钩码的重力,滑块的合力正比于钩码的质量,所以可通过v2﹣m的关系可以间接验证加速度与力的关系,在该实验中,s不变,v2—m的关系图象是一条过原点的直线,所以每次小车的释放点无改变; 因为a与F成正比,则有:,则,结合图线的斜率可以求出滑块的质量M。  
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考点分析:
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某同学利用如图所示装置进行验证牛顿第二定律的实验,图中A为带有砝码的小车(车上装有挡光窄片),B为光电门,C为一端带有滑轮的长木板(长木板上附有刻度尺),D为装有沙的沙桶,沙桶通过细线绕过滑轮连接在小车上,重力加速度为g,试解答下列问题:

1)为了能完成该实验,还需要的实验器材是_____________________

2)小车在细线拉力的作用下,从长木板左端某位置由静止开始做 匀加速直线运动,通过长木板上的刻度尺可以读出小车上挡光窄 片到光电门的距离s,通过光电门读出窄片经过光电门的挡光时间为t,已知窄片的宽度为d,则小车经过光电门时速度为_______;小车在此过程中的加速度为_______(用题中给出的字母表示).

3)该同学在实验过程中测出小车A及车上砝码与窄片的总质量为M,沙及沙桶的总质量为m,他用沙及沙桶的重力mg作为细线的拉力F,即F=mg,在上述实验过程中测出小车运动的加速度为a,在实验过程中,他还注意平衡小车在运动过程中所受的摩擦阻力,所有操作均正确,他通过多次实验、测量、计算和分析后发现小车运动的加速度a总是略小于细线拉力F与小车总质量的比值,即a,你认为这种误差属于______________(填偶然误差系统误差).

 

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某同学用图示的实验装置探究加速度与力的关系。他在气垫导轨旁安装了一个光电门B,滑块上固定一遮光条,滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连,力传感器可直接测出绳中拉力大小,传感器下方悬挂钩码。改变钩码数量,每次都从A处由静止释放滑块。已知滑块(含遮光条)总质量为M,导轨上遮光条位置到光电门位置的距离为L。请回答下面相关问题。

(1)如图,实验时用游标卡尺测得遮光条的宽度为___  。某次实验中,由数字毫秒计记录遮光条通过光电门的时间为t,由力传感器记录对应的细线拉力大小为F,则滑块运动的加速度大小应表示为____(用题干已知物理量和测得物理量字母表示)。

(2)下列实验要求中不必要的是_________

A.应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量

B.应使遮光条位置与光电门间的距离适当大些

C.应将气垫导轨调节至水平

D.应使细线与气垫导轨平行

 

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探究加速度与物体所受合力的关系的实验中,实验装置如图甲所示,打点计时器所接的交流电的频率为50 Hz

1)下列说法正确的是____________

A.需要用天平测出砂和砂桶的总质量

B.定滑轮至小车间的轻绳与倾斜的长木板平行

C.挂上砂桶,调节长木板的倾角,以平衡摩擦力

D.小车先从靠近打点计时器处释放,后接通电源

2)实验中得到的一条纸带如图乙所示,0~6为计数点,测得x12.80 cmx24.40 cmx35.95 cmx47.60 cmx59.15 cmx610.75 cm.根据纸带数据,求出小车的加速度a=_______m/s2.(结果保留两位有效数字)

3)在实验过程中小车的加速度____________(选填大于”“等于小于)砂和砂桶的加速度.

4)以弹簧测力计的读数F为横坐标,通过纸带计算出的加速度a为纵坐标,画出的a-F图像如图丙所示,则小车的质量为____________kg

 

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小华所在的实验小组利用如图甲所示的实验装置探究牛顿第二定律,打点计时器使用的交流电频率f50 Hz,当地的重力加速度为g

1)图乙是小华同学在正确操作下获得的一条纸带,其中ABCDE每两点之间还有4个点没有标出.若s12.02 cms24.00 cms36.01 cm,则B点的速度为:vB________m/s(保留三位有效数字)

2)在平衡好摩擦力的情况下,探究小车加速度a与小车质量M的关系中,某次实验测得的数据如表所示.根据这些数据在坐标图中描点并作出a图线________。从a图线求得合外力大小为________N(计算结果保留两位有效数字).

 

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探究加速度与力、质量的关系实验中:

1)某小组同学用如图所示装置,采用控制变量法来研究在小车质量不变的情况下,小车加速度与小车受力的关系.下列措施中正确的是______

A.平衡摩擦力的方法就是将木板一端垫高,在塑料小桶中添加砂,使小车在绳的拉力作用下能匀速运动

B.实验中应先放小车,然后打开打点计时器的电源

C.在每次实验中,应使小车和砝码的质量远大于砂和小桶的总质量

2)如图所示是某一次打点计时器打出的一条记录小车运动的纸带.取计数点ABCDEFG,纸带上两相邻计数点的时间间隔为T = 0.10 s,用刻度尺测量出各相邻计数点间的距离如图乙所示,则小车运动的加速度大小a =_________m/s2,打纸带上C点时小车的瞬时速度大小vC =__________m/s.(结果保留二位有效数字)

 

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