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某组同学设计了“探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系”实验.图(a)为实验装置

时间:2023-02-23 04:03:51

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某组同学设计了“探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系”实验.图(a)为实验装置

问题补充:

某组同学设计了“探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系”实验.图(a)为实验装置简图,A为小车,B为电火花计时器,C为装有细砂的小桶,D为一端带有定滑轮的长方形木板,实验中认为细绳对小车拉力F等于细砂和小桶的总重量,小车运动的加速度a可用纸带上打出的点求得

(1)图(b)为某次实验得到的纸带,已知实验所用电源的频率为50Hz取纸带上每两个点为一个计数点A、B、C、D、E.根据纸带可求出小车的加速度大小为______m/s2.(结果保留两位有效数字)

②在“探究加速度a与质量m的关系”时,保持细砂和小桶质量不变,改变小车质量m,分别记录小车加速度a与其质量m的数据.在分析处理时,该组同学存在两种方案;甲同学认为应该根据实验中测得的数据作出小车加速度a与其质量m的图象;乙同学认为应该根据实验中测得的数据作出小车加速度a与其质量倒数的图象.两位同学都按照自己的方案将实验数据在坐标系中进行了标注,但尚未完成图象(如下图所示).你认为同学______(填“甲”、“乙”)的方案更合理.请继续帮助该同学作出坐标中的图象.

(2)“探究加速度a与合力F的关系”时,保持小车的质量不变,改变小桶中细砂的质量,该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F的图线如图(c),该图线不通过坐标原点,试分析图线不通过坐标原点的原因.

答:______.

答案:

解:(1)①A、B、C、D、E为每两个点取出的计数点,每一个点的时间间隔为0.02s,所以每两个点的时间间隔为0.04s,

由△x=at2即连续相等时间内的位移差为定值的,

6.7-6.2=7.2-6.7=7.7-7.2=0.5mm,他们的位移差全部相等为0.5mm,即0.0005m,

所以加速度a===0.3125m/s2,由于题目中要求保留两位有效数字,

所以加速度大小为0.31m/s2.

②由牛顿第二定律F=ma可知当合力F不变时m与a成反比,在a-m图象中应该是双曲线,但是实验得出的各组数据是不是落在同一条双曲线上是不好判断的,

但是a-的关系是正比例函数,此时各组数据是不是落在同一条直线上是非常容易观察的,

所以乙同学的方案更合理.实验得出的各组数据应该大体上落在同一条直线上.

(2)从图象可以看出当有了一定的拉力F时,小车的加速度仍然是零,小车没动说明小车的合力仍然是零,即小车还受到摩擦力的作用,

说明摩擦力还没有平衡掉,或者是平衡摩擦力了但是平衡的还不够,没有完全平衡掉摩擦力,

所以图线不通过坐标原点的原因是实验前该同学未平衡(或未完全平衡)摩擦力.

某组同学设计了“探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系”实验.图(a)为实验装置简图 A为小车 B为电火花计时器 C为装有细砂的小桶 D为一端带有定滑轮的长方形木

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