问题 问答题

如图甲所示是某同学设计的“探究加速度a与力F、质量m的关系”的实验装置图,实验中认为细绳对小车拉力F等于砂和砂桶总重力,小车运动加速度.可由纸带求得.

(1)该同学对于该实验的认识,下列说法中正确的是______

A.该实验应用了等效替代的思想方法

B.该实验应用了控制变量的思想方法

C.实验时必须先接通电源后释放小车

D.实验中认为细绳对小车拉力F等于砂和砂桶总重力,其前提必须保证砂和砂桶总质量远远大于小车的质量

(2)如图乙所示是该同学在某次实验中利用打点计时器打出的一条纸带,A、B、C、D、E、F是该同学在纸带上选取的六个计数点,其中计数点间还有若干个点未标出,设相邻两个计数点间的时间间隔为T.该同学用刻度尺测出AC间的距离为S1,BD间的距离为S2,则打B点时小车运动的速度vB=______,小车运动的加速度a=______.

(3)某实验小组在实验时保持砂和砂桶质量不变,改变小车质量m,分别得到小车加速度a与质量m及对应的

1
m
数据如表中所示.根据表中数据,在图丙坐标纸中作出F不变时a与
1
m
的图象.

次数123456
小车加速度a/m•s-2

1.72

1.49

1.25

1.00

0.75

0.50

小车质量m/kg

0.29

0.33

0.40

0.50

0.71

1.00

1
m
/kg-1

3.50

3.00

2.50

2.00

1.40

1.00

答案

(1)A、该实验的研究对象是小车,采用控制变量法研究,故A错误,B正确;

C、只有先接通电源后释放纸带,因为如果先释放纸带再去接通电源的话,物体已经向前走了一段距离了,甚至纸带已经全部通过打点计时器了(自由落体很快的),这样如何在纸带上打点呢,故C正确;

D、当质量一定时,研究小车的加速度和小车所受合力的关系.那么小车的合力怎么改变和测量呢?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:mg-F=ma

对M:F=Ma

解得:F=

mMg
m+M
=
mg
1+
m
M

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;故D错误.

故选:BC

(2)相邻两个计数点间的时间间隔为T.该同学用刻度尺测出AC间的距离为S1,BD间的距离为S2,则打B点时小车运动的速度,

根据匀变速直线运动规律知道3点的瞬时速度等于A点到C点的平均速度.

vAC=

S1
2T

a=

△x
T2
可求得加速度a=
SBC-SAB
T2
+
SCD-SBC
T2
2
=
S2-S1
2T2

(3)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

故答案为:(1)BC  (2)

S1
2T
    
S2-S1
2T2

(3)如上图所示.

选择题
简答题