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(9分)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

网友投稿  2022-10-27 00:00:00  互联网

◎ 题目

(9分)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/s2。(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

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:

(1)A图线上部弯曲的原因____________________________________________________;
(2)B图线在纵轴上有截距的原因                                             

◎ 答案

(1)3.2
(2)   图像见下图

(3)①未满足沙和沙桶质量远小于小车的质量②平衡摩擦力时,长木板倾角过大(平衡摩擦力过度)

◎ 解析


试题分析: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.该实验采用的是控制变量法研究,其中加速度、质量、合力三者的测量很重要.
纸带法实验中,若纸带匀变速直线运动,测得纸带上的点间距,利用匀变速直线运动的两个推论,可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度.要直观的反映两个量之间的关系,可以通过作图来解决.
①从b图中看出相邻的计数点时间间隔为0.04s
利用匀变速直线运动的两个推论得出:
②将表格中的a和两组数据分别在所给的坐标中找出对应的点,用一条平滑的曲线连接各点,得到如图所示的a—图象。由图象可求得图线的
斜率,故
③①当m<<M时,即当砝码和小桶的总重力要远小于小车的重力,绳子的拉力近似等于砂和砂桶的总重力,A图线上部弯曲的原因是未满足沙和沙桶质量远小于小车的质量。
②B图线在纵轴上有截距的原因,从图上发现直线没过原点,当F=0时,a>0.也就是说当绳子上没有拉力时小车还有加速度,说明小车的摩擦力小于重力沿斜面向下的分力.该组同学实验操作平衡摩擦力时,长木板倾角过大(平衡摩擦力过度)。
点评:实验问题需要结合物理规律去解决.对于实验我们要清楚每一项操作存在的理由.比如为什么要平衡摩擦力,为什么要先接通电源后释放纸带等.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.其中平衡摩擦力的原因以及做法在实验中应当清楚.

◎ 知识点

    专家分析,试题“(9分)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…”主要考查了你对  【实验:探究小车速度随时间变化的规律】,【实验:探究弹力与弹簧伸长的关系】,【实验:探究加速度与力、质量的关系】,【实验:探究功与速度变化的关系】  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。



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