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某同学在做“探究加速度与力的关系”的实验中,使用了右图甲所示的装置,将小车放在轨道上,小车的一端连接一条穿过打点计时器的纸带,另一端用细绳与钩码连接,细绳跨过定滑轮
(1)在“探究加速度与力、质量的关系”这一实验中甲乙两位同学根据实验数据画出的小车的加速度a和小车所受拉力F的图象分别为图乙中的直线Ⅰ和直线II,直线Ⅰ、Ⅱ在纵轴或横轴上的截距较大,明显超出了误差范围,下面给出了关于形成这种情况原因的四种解释,
其中可能正确的是______.
A.实验前甲同学没有平衡摩擦力
B.甲同学在平衡摩擦力时把长木板的末端抬得过高了
C.实验前乙同学没有平衡摩擦力
D.乙同学在平衡摩擦力时,把长木板的末端抬得过高了
(2)关于实验的操作过程下列说法正确的是______.
A.先接通电源,后释放小车
B.轨道应保持水平
C.实验中认为细绳对小车的拉力大小等于钩码的重力,所以钩码的质量越大实验效果越好
D.需要知道小车的质量
该同学实验时打出了5条纸带,并且计算出了小车的加速度,将小车的加速度和受的拉力列在下表中
a/ms-20.410.590.801.021.20
F/N0.20.30.40.50.6
(3)根据表格中的数据,在答题卡坐标纸上取适当的刻度,画出a-F图象.
(4)由图象可以得到实验的结论是______.

解:(1)A、由图象可知,甲的图象在a轴上有截距,说明甲平衡摩擦力过度,平衡摩擦力时,长木板末端抬的过高,故A错误,B正确;
C、由图象可知,乙图象在F轴上有截距,说明乙没有平衡摩擦力,或平衡摩擦力时木板垫的太低,木板倾角太小,平衡摩擦力不足,故C正确,D错误;
故选BC.
(2)A、实验时应先接通电源,然后再放开小车,故A正确,
B、实验时应平衡摩擦力,需要把木板一端垫起,轨道(木板)不应保持水平,故B错误;
C、设小车的质量为M,钩码和小桶的质量为m,根据牛顿第二定律得:对m:mg-F=ma,对M:F=Ma,
解得:F==,当m<<M时,即当钩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钩码和小桶的总重力,故C错误.
D、在“探究加速度与力的关系”的实验,只要保持小车质量不变即可,可以不测出小车质量,故D错误.
(3)应用描点法作图,根据表中实验数据,在坐标系中描出对应点,然后作出图象,图象如图所示.

(4)由a-F图象可知,图象是一条过原点的倾斜直线,即a与F成正比,
由此可得:小车质量一定时,加速度与作用力成正比.
故答案为:(1)BC;(2)A;(3)图象如图所示;(4)质量一定时,加速度与作用力成正比.
分析:(1)实验时要平衡摩擦力,不平衡摩擦力或平衡摩擦力不足,小车受到的合力小于线的拉力,a-F图象不过原点,在F轴上有截距;平衡摩擦力时如果木板垫得过高,过平衡摩擦力,在小车受到的合力大于线的拉力,a-F图象不过原点,在a轴上有截距.
(2)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.通过作图法研究两个变量之间的关系是物理里常用的一种手段,只有直线图形可以清楚地说明两变量之间的关系.
点评:在探究加速度与力、质量的关系实验中,要平衡摩擦力,要掌握平衡摩擦力的方法.
该实验是探究加速度与力、质量的三者关系,研究三者关系必须运用控制变量法.
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.
这样问题我们要从实验原理和减少实验误差方面去解决.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

某同学在做“探究小车速度随时间变化规律”的实验时,得到一条点迹清晰的纸带如图,在纸带上依次选出7个计数点,分别标以O、A、B、C、D、E和F,每相邻的两个计数点间还有四个点未画出,打点计时器所用电源的频率是50Hz.

①如果测得C、D两点间距S4=2.70cm,D、E两点间距S5=2.90cm,则据此数据计算在打D点时小车的速度公式为
vD=
S4+S5
2T
vD=
S4+S5
2T
,小车的速度值vD=
0.280
0.280
m/s.(保留三位有效数字)
②该同学分别算出其它速度:vA=0.220m/s,vB=0.241m/s,vc=0.258m/s,vE=0.300m/s,请设计实验数据记录表格填入框中,并在坐标系中作出小车运动的v-t图象,设O点为计时起点.
③由所做v-t图象判断,小车所做的运动为
匀加速直线运动
匀加速直线运动

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某同学在做“探究小车速度随时间变化规律”的实验时,打点计时器所用电源的频率50HZ,在实验中得到一条点迹清晰的纸带,他把某一点记O,再选依次相邻的6个点作为测量点,分A、B、C、D、E和F,如图所示.
①在做用打点计时器测速度的实验时,要用到打点计时器,打点计时器是一种计时仪器,其电源频率为50Hz,常用的电磁打点计时器和电火花打点计时器使用的是
交流电
交流电
(直流电,交流电),它们是每隔
0.02
0.02
s打一个点.
②如果测C、D两点相2.70cmD、E2.9两点相2.90cm,则在D点时小车速度是
1.4
1.4
m/s.
③该同学分别算出打各点时小车的速度,然后根据数据v-t坐标系中描点(如图所示),由此可求得小车的加速a=
5.0
5.0
m/s2

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某同学在做“探究小车速度随时间变化的规律”实验时,得到了如图2所示的一条较为理想的纸带,A、B、C、D、E、F为在纸带上依次所选的记数点,相邻记数点间有四个点未画出,测得AB=1.20cm,AC=3.20cm,AD=6.00cm,AE=9.60cm,AF=14.00cm,则以上由数据可知小车做
匀加速直线
匀加速直线
运动,运动的加速度a=
0.80
0.80
m/s2,打点计时器打下D点时小车的瞬时速度为
0.32
0.32
 m/s.

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电磁打点计时器通常的工作电压为
6V以下
6V以下
,电火花打点计时器通常的工作电压为
220V
220V
.我们日常生活所用的交流电频率是50Hz,如果用它做电源,打点计时器每隔
0.02
0.02
s打一个点.某同学在做“探究小车速度随时间变化的规律”实验时,得到了如图3所示的一条较为理想的纸带,A、B、C、D、E、F为在纸带上依次所选的记数点,相邻记数点间有四个点未画出,测得AB=1.20cm,AC=3.20cm,AD=6.00cm,AE=9.60cm,AF=14.00cm,则以上由数据可知小车做
匀加速直线
匀加速直线
运动,运动的加速度a=
0.80
0.80
m/s2,打点计时器打下D点时小车的瞬时速度为
0.32
0.32
 m/s.

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(1)某同学在做探究弹力和弹簧伸长的关系的实验中,设计了如图所示的实验装置.所用的钩码每只的质量都是30g,他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度,再将5个钩码逐个挂在弹簧的下端,每次都测出相应的弹簧总长度,将数据填在了下面的表中.(弹力始终未超过弹性限度,取g=10m/s2
①试根据这些实验数据在右图给定的坐标纸上作出砝码质量M与弹簧总长L之间的函数关系图线.
砝码质量M(g) 0 30 60 90 120 150
弹簧总长X(cm) 6.00 7.15 8.34 9.48 10.64 11.79
②上一问所得图线的物理意义是
 

③该弹簧的劲度k为
 
N/m
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(2)某同学利用一架固定好的自动相机,用同一张底片多次曝光的方法,拍下了一辆小轿车启动后不久做匀加速直线运动的照片.相邻两次曝光的时间间隔为2.0s.已知小轿车的车长为4.5m.他用刻度尺测量照片上的长度关系,结果如图所示.请你估算这辆小轿车的加速度a=
 
m/s2
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