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如图为某同学设计的“探究加速度与物体所受合力及质量的关系”实验装置简图,A为小车,B为电火花计时器,C为装有砝码的小桶,D为一端带有定滑轮的长方形木板。在实验中细绳对小

网友投稿  2022-11-05 00:00:00  互联网

◎ 题目

如图为某同学设计的“探究加速度与物体所受合力及质量的关系”实验装置简图,A为小车,B为电火花计时器,C为装有砝码的小桶,D为一端带有定滑轮的长方形木板。在实验中细绳对小车拉力等于砝码和小桶的总重力,小车运动加速度可用纸带上的点求得。

(1)为了研究加速度跟力和质量的关系,应该采用的研究实验方法是__________。
A.控制变量法         B.假设法
C.理想实验法         D.图象法
(2)关于该实验,下列说法中不正确的是    
A.砝码和小桶的总质量要远大于小车的质量
B.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
C.电火花计时器使用交流电源
D.木板D的左端被垫高后,图中细线应保持与木板平行
(3)图是实验中获取的一条纸带的一部分:0、1、2、3、4、5、6、7是计数点,每相邻两计数点间还有4个打点(图中未标出),计数点间的距离如图所示。根据图中数据可得出表格1中空白处的数据应是         

表格1
计数点
1
2
3
4
5
6
瞬时速度/( m·s-1)
0.165
0.215
 
0.314
0.364
0.413
由纸带求出小车的加速度=            m/s (加速度保留2位有效数字)
(4)在“探究加速度与质量的关系”时,保持砝码和小桶质量不变,改变小车质量,分别测得小车的加速度与对应的质量数据如表格2。
表格2
次数
1
2
3
4
5
小车的加速度a/( m·s-2)
1.25
1.00
0.80
0.50
0.40
小车的质量m/kg
0.400
0.500
0.625
1.000
1.250
小车质量的倒数m-1/kg-1
2.50
2.00
1.60
1.00
0.80
利用表格2中的数据,在图所示的坐标纸中作出关系的图像。

(5)上题中该小车受到的拉力       N。

◎ 答案

(1)A(2)A (3)0.264 、0.50(或0.49)  
(4)如图所示。

(5) 0.50

◎ 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.加速度利用打点计时器测量计算,质量利用天平测量,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,砝码和小桶的总重力要远小于小车的重力,可使小车的合力近似等于砝码和小桶的总重力来测量.
(1)为了研究加速度跟力和质量的关系,需要固定一个量不变,研究另外两个量的关系,采用的研究实验方法是控制变量法,故选A。
(2)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.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.
设小车的质量为M,砝码和小桶的质量为m,根据牛顿第二定律得:
对m:
对M:
解得: 
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砝码和小桶的总重力,A错误。
C、电火花和电磁计时器都使用交流电源.故C正确.
D、木板D的左端被垫高后,图中细线应保持与木板平行,那么小车的合力就等于绳子的拉力.故D正确。
故选A..
(3)每相邻两计数点间还有4个打点,说明相邻的计数点时间间隔为0.1s.
根据匀变速直线运动规律知道3点的瞬时速度等于2点到4点的平均速度.
,选一段过程运用加速度公式,
(4)直观反映两个物理量的关系是要找出这两个量的线性关系,即画出直线图象.见图

(5)根据牛顿第二定律:F=ma得出:上题中该小车受到的拉力F为0.5N.
点评:书本上的实验,我们要从实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据处理、实验注意事项这几点去搞清楚.能够把所学的物理规律运用到实验问题中.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.

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图为某同学设计的“探究加速度与物体所受合力及质量的关系”实验装置简图,A为小车,B为电火花计时器,C为装有砝码的小桶,D为一端带有定滑轮的长方形木板。在实验中细绳对小…”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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