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实验：探究加速度与力、质量的关系
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某同学在“研究小车的加速度与质量关系“的探究实验中，使用的装置如图所示．他将光电门固定在光滑水平轨道上的某点B，用同一重物拉不同质量的小车，每次小车都从同一位置A由静
网友投稿 2022-10-27 00:00:00 互联网
◎ 题目
某同学在“研究小车的加速度与质量关系“的探究实验中，使用的装置如图所示．他将光电门固定在光滑水平轨道上的某点B，用同一重物拉不同质量的小车，每次小车都从同一位置A由静止释放．
（1）若遮光板的宽度d=1.2cm．实验时将小车从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间△t=4.0×10
-2
s，则小车经过光电门时的瞬时速度为______m/s；
（2）若再用米尺测量出光电门到小车出发点之间的距离为s，则计算小车加速度大小的表达式为a=______（各量均用字母表示）；
（3）实验中可近似认为细线对小车的拉力与重物重力大小相等，则重物的质量m与小车的质量M间应满足的关系为______；
（4）测出对应不同质量的小车上遮光板通过光电门的时间△t，然后经过数据分析得出（△t）
2
与小车的质量M成正比．则能得出的结论是______．
◎ 答案
（1）由于遮光条通过光电门的时间极短，可以用平均速度表示瞬时速度，故
v=
d
△t
=
1.2×0.01m
4.0×1
0
-2
s
=0.30m/s
（2）根据速度位移关系公式v
2
=2as，有
a=
v
2
2s
=
d
2
2s
(△t)
2
；
（3）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．那么小车的合力怎么改变和测量呢？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
拉
=ma
对M：F
拉
=Ma
解得：F
拉
=
mMg
m+M
当M＞＞m时，即当重物重力要远小于小车的重力，绳子的拉力近似等于重物的总重力；
（4）根据速度位移关系公式v
2
=2as，v
2
∝a；
根据公式
v=
△d
t
，v∝
1
t
；
经过数据分析得出（△t）
2
与小车的质量M成正比，即（△t）
2
∝M；
故a∝
1
M
；
故答案为：（1）0.30； （2）
d
2
2s
(△t)
2
；（3）m＜＜M；（4）外力不变时，物体运动的加速度与质量成反比．
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析，试题“某同学在“研究小车的加速度与质量关系“的探究实验中，使用的装置如图所示．他将光电门固定在光滑水平轨道上的某点B，用同一重物拉不同质量的小车，每次小车都从同一位置A由静…”主要考查了你对 【实验：探究加速度与力、质量的关系】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。
http://www.00-edu.com/html/202210/330181.html
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