问题 填空题

某同学在实验室用如下图甲所示的装置进行“探究加速度与力、质量的关系”的实验,小车及车中勾码的质量用M表示,沙桶及沙的质量用m表示.

(1)在实验中平衡摩擦力时需将长木板的右端垫高,直到在没有沙桶拖动下,小车拖动纸带穿过计时器时能______.

(2)在______条件下,可以认为绳对小车的拉力近似等于沙和沙桶的总重力,在控制______不变的情况下,可以探究加速度与合力的关系.

(3)在此实验中,此同学先接通计时器的电源,再放开纸带,如图乙是在电源频率为50HZ的情况下打出的一条纸带,O为起点,A、B、C为过程中的三个相邻的计数点,相邻的计数点之间有四个点没有标出,有关数据如图所示,其中hA=42.05cm,hB=51.55cm,hC=62.00cm则小车的加速度为a=______m/s2,打B点时小车的速度为VB=______ m/s.(结果保留2位有效数字)

(4)如图丙所示为某同学根据所测量数据作出的a-F图象,说明实验存在的问题是______.

答案

(1)平衡掉摩擦力后小车受到的合外力为零,故目的是让小车做匀速直线运动.故填:匀速直线运动.

(2)假设小车的加速度为a,拉力为F

对沙桶及沙:mg-F=ma;对小车:F=Ma;

联立得:F=

Mmg
M+m
,故只有在M>>m的情况下近似认为拉力等于mg

实验的方法是控制变量法,在探究加速度与合力的关系时,我们要保证小车的质量M不变.

(3)B点的速度等于A到C点的平均速度

vB=

xAC
2T
=
(62-42.05)×10-2
0.2
=1.0m/s

设AB段位移为x1,BC段位移为x2

由△x=at2得:

a=

△x
t2
=
(62-51.55-51.55+42.05)×10-2
0.12
=0.95m/s2

(4)由图象可知,当小车有拉力时,仍然没有产生了加速度,故在操作过程中没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够.故答案为:没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够.

故答案为:(1)匀速直线运动

(2)m<<M (沙和沙桶的总质量远小于小车的质量);M(小车的质量)

(3)0.95;1.0

(4)没有平衡摩擦力或者平衡摩擦力不够.

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