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实验：探究加速度与力、质量的关系
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某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验，图（a）为实验装置简图．（交流电的频率为50Hz）（1）图（b）为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小
网友投稿 2022-10-27 00:00:00 互联网
◎ 题目
某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力 F及质量m关系的实验，图（a）为实验装置简图．（交流电的频率为50Hz）
（1）图（b）为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小为______m/s
2
．（保留二位有效数字）
（2）保持砂和砂桶质量不变，改变小车质量m，分别得到小车加速度a与质量m及对应的1/m，数据如下表：
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
8
小车加速度a/m?s
-2
1.90
1.72
1.49
1.25
1.00
0.75
0.50
0.30
小车质量m/kg
0.25
0.29
0.33
0.40
0.50
0.71
1.00
1.67
1
m
/kg
-1
4.00
3.45
3.03
2.50
2.00
1.41
1.00
0.60
请在方格坐标纸中画出a-1/m图线，并从图线求出小车加速度a与质量倒数1/m之间的关系式是______．
（3）有一位同学通过实验测量作出了图（c）中的A图线，另一位同学实验测出了如图（c）中的B图线．试分析
①A图线不通过坐标原点的原因是______；
②A图线上部弯曲的原因是______；
③B图线在纵轴上有截距的原因是______．
◎ 答案
（1）任意两个计数点之间的时间间隔
t=2T=
2
f
=
2
50
=0.04s
根据逐差法△s=aT
2
可得物体的加速度
a=
X
3
+
X
4
-
X
1
-
X
2
4
(2T)
2
=
7.72+7.21-6.70-6.19
4×
(0.04)
2
=3.2m/s
2
（2）由图表分析可知物体加速度a的2倍等于物体质量的倒数即a=
1
2m
．
根据图表在坐标纸上描点，然后用一条直线将这些点和坐标原点连接起来，图象如图所示．
（3）①A图线中当F≠0时物体的加速度a=0，即只有当F增大到一定值时物体才开始具有加速度，故在物体保持静止的时候其所受的静摩擦力等于绳子的拉力，所以出现此现象的原因是没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够．
②设物体的加速度为a，绳子拉力为F，以沙和沙桶为研究对象mg-F=ma
以小车为研究对象F=Ma
解得a=
mg
M+m
故F=Ma=M
mg
M+m
=
M
m+M
mg
要物体M的加速度a正比于物体所受的合外力mg．
则
M
m+M
为常数，即不随m的增大而变化，故有m+M≈M，所以必有m《M，而不满足m《M时，随m的增大物体的加速度a逐渐减小．故图象弯曲的原因是：未满足沙和沙桶质量远小于小车的质量．
③从B图可知在拉力F=0时物体的加速度不为0，即合外力不为0，则mgsinθ-μmgcosθ=ma，由于a＞0，故mgsinθ-mgcosθ＞0，故有mgsin＞μmgcosθ，得sinθ＞μcosθ，即tanθ＞μ．
B图纵轴的截距大于0，说明在无拉力的情况下物体的加速度大于0，即在平衡摩擦力时，长木板倾角过大（平衡摩擦力过度）．
故本题的答案为：（1）3.2；
（2）a=
1
2m
；
（3）①没有平衡摩擦力或摩擦力平衡不够；
②未满足沙和沙桶质量远小于小车的质量；
③在平衡摩擦力时，长木板倾角过大（平衡摩擦力过度）．
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析，试题“某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验，图（a）为实验装置简图．（交流电的频率为50Hz）（1）图（b）为某次实验得到的纸带，根据纸带可求出小车的加速度大小…”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/202210/330267.html
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