在研究“物体加速度与力的关系”的实验中,某学习小组使用的实验装置如图所示。轨道木板水平放置,把小车从位移传感器(接收器)旁边释放后,传感器能记录任意时刻小车的位置,据此

◎ 题目

在研究“物体加速度与力的关系”的实验中,某学习小组使用的实验装置如图所示。轨道木板水平放置,把小车从位移传感器(接收器)旁边释放后,传感器能记录任意时刻小车的位置,据此可求得小车的加速度。(钩码的质量为 m,重力加速度为g)

(1)指出该实验中的一个明显疏漏___                        
(2)某次实验中,依据传感器的记录,在时间t内,小车由静止开始发生的位移为x则小车的加速度的表达式为a=___________。
(3)纠正了疏漏之处后,保持小车(包含发射器)的总质量为M不变,通过多次实验,依据得到的数据,在a—F图象中描点(如图所示)。结果发现右侧若干个点明显偏离直线,造成此误差的主要原因是:       
A.小车与轨道之间存在摩擦B.导轨保持了水平状态
C.所挂钩码的总质量太大D.所用小车的质量太大
(4)若所挂钩码不断增加,a—F图象中各点连成的曲线将不断延伸,那么加速度的趋向值为______,绳子拉力的趋向值为______。

◎ 答案

(1)没有垫起轨道右端,使小车的重力沿轨道的分力与摩擦力相平衡。
(2) ;(3) C ;(4) g , Mg 。

◎ 解析


试题分析:(1)本实验是利用控制变量法研究小车的合外力、质量和加速度的关系,测出细绳的拉力作为小车的合外力,故轨道的摩擦力需要平衡掉,实验装置中没有垫起轨道右端,使小车的重力沿轨道的分力与摩擦力相平衡。
(2)由匀变速直线运动的规律:,得:
(3)数据处理时,设小车的质量为,钩码的质量为,则:,小车的加速度为:,这是理论值.由牛顿第二定律:,对于小车个钩码组成的整体:,这是真实值.所以:只有当时:,a与F才成线性关系.,所以图线明显偏离直线的原因是太大了;选项C正确。
(4)当钩码的质量远小于小车的总质量时,钩码所受的重力才能作为小车所受外力,如果增大钩码的质量,则外力增大,曲线不断延伸,那么加速度趋向为g; F不断增大,那么绳子的拉力趋向值为小车和位移传感器的总重量

◎ 知识点

    专家分析,试题“在研究“物体加速度与力的关系”的实验中,某学习小组使用的实验装置如图所示。轨道木板水平放置,把小车从位移传感器(接收器)旁边释放后,传感器能记录任意时刻小车的位置,据此…”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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