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题文
某同学用如图甲所示的实验装置探究加速度与力、质量的关系.先用天平秤得小车质量M=200g、砝码盘的质量为5g.

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(1)为了消除摩擦力的影响,在实验前必须平衡摩擦力,请你指出平衡摩擦力的正确方法______.
(2)打点计时器使用的是频率为50Hz的交流电,该同学在正确的操作下获得了一条纸带,如图乙所示.他在便于测量的地方选取第一个计时点,并标记A,第六个点标记B,第十一个点标C,第十六个点标D,第二十一个点标E.测量时发现B点模糊不清,于是他测得AC长为14.56cm、CD长为11.15cm、DE长为13.73cm.根据所测得数据可求得,打C点时小车的速度大小为______m/s,小车运动的加速度为______m/s2.(保留三位有效数字)
(3)该同学在探究加速度与力的关系时保持小车的质量M不变,改变砝码的质量,得到小车的加速度a与砝码盘和砝码的总重力F的实验数据如下表:
盘和砝码总重力F(N) 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25
加速度a(m/s2 0.192 0.392 0.590 0.786 0.946
a.请根据表中数据在图中作出a-F的关系图象

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b.请分析根据所给数据作出的a-F图象最后一个点偏离直线较远的原因______.
题型:问答题难度:中档来源:不详
答案
(1)平衡摩擦力的具体做法是将小车放在一端带有定滑轮的平板上,把平板不带滑轮的一端垫高,在小车后面弄一条纸带,穿过打点计时器,让小车子没有牵引力的情况下恰能匀速下滑;即将长木板右端适当垫高,使小车恰能匀速下滑;
(2)C点速度等于AE段的平均速度,故vC=
AE
4T
=
0.1456+0.1115+0.1373
4×0.1
≈0.986m/s

根据△x=aT2,有:CE-AC=4aT2,故a=
CE-AC
4T2
=
0.1115+1.1373-0.1456
4×0.12
≈2.58m/s2

(3)a.如图所示;

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b.砝码质量增加后,加速度变大,砝码加速下降的加速度变大,故重力和拉力偏差较大;
故答案为:(1)将长木板右端适当垫高,使小车恰能匀速下滑;(2)0.986,2.58;(3)a.如图所示,b.小车的质量不是远大于砝码质量.
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实验:探究加速度与力、质量的关系
考点名称:实验:探究加速度与力、质量的关系
  • 实验目的:
    验证牛顿第二定律。
    实验原理:
    1、如图所示装置,保持小车质量不变,改变小桶内砂的质量,从而改变细线对小车的牵引力,测出小车的对应加速度,作出加速度和力的关系图线,验证加速度是否与外力成正比。
    2、保持小桶和砂的质量不变,在小车上加减砝码,改变小车的质量,测出小车的对应加速度,作出加速度和质量倒数的关系图线,验证加速度是否与质量成反比。

    实验器材:
    小车,砝码,小桶,砂,细线,附有定滑轮的长木板,垫木,打点计时器,低压交流电源,导线两根,纸带,托盘天平及砝码,米尺。
    实验步骤:
    1、用天平测出小车和小桶的质量M和M',把数据记录下来。
    2、按如图装置把实验器材安装好,只是不把挂小桶用的细线系在小车上,即不给小车加牵引力。
    3、平衡摩擦力:在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上垫木,反复移动垫木的位置,直至小车在斜面上运动时可以保持匀速直线运动状态(可以从纸带上打的点是否均匀来判断)。
    4、在小车上加放砝码,小桶里放入适量的砂,把砝码和砂的质量m和m'记录下来。把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂小桶,接通电源,放开小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,取下纸带,在纸带上写上编号。
    5、保持小车的质量不变,改变砂的质量(要用天平称量),按步骤4再做5次实验。
    6、算出每条纸带对应的加速度的值。
    7、用纵坐标表示加速度a,横坐标表示作用力,即砂和桶的总重力(M'+m')g,根据实验结果在坐标平面上描出相应的点,作图线。若图线为一条过原点的直线,就证明了研究对象质量不变时其加速度与它所受作用力成正比。
    8、保持砂和小桶的质量不变,在小车上加放砝码,重复上面的实验,并做好记录,求出相应的加速度,用纵坐标表示加速度a,横坐标表示小车和车内砝码总质量的倒数,在坐标平面上根据实验结果描出相应的点并作图线,若图线为一条过原点的直线,就证明了研究对象所受作用力不变时其加速度与它的质量成反比。
    注意事项:
    1、砂和小桶的总质量不要超过小车和砝码的总质量的
    2、在平衡摩擦力时,不要悬挂小桶,但小车应连着纸带且接通电源。用手给小车一个初速度,如果在纸带上打出的点的间隔是均匀的,表明小车受到的阻力跟它的重力沿斜面向下的分力平衡。
    3、作图时应该使所作的直线通过尽可能多的点,不在直线上的点也要尽可能对称地分布在直线的两侧,但如遇个别特别偏离的点可舍去。
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