在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系时,采用如图所示的实验装置,小车及车中的砝码质量用M表示,盘及盘中的砝码质量用m表示,小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打

◎ 题目

在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系时,采用如图所示的实验装置,小车及车中的砝码质量用M表示,盘及盘中的砝码质量用m表示,小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打点计数器打上的点计算出:

⑴某学生将实验装置如上图安装好,准备接通电源后开始做实验,但他的装置图中有两个明显的错误:
                        
                         
⑵M与m的大小关系满足   时,可以认为绳子对小车拉力的大小等于盘和砝码的重力。              
⑶一组同学保持盘及盘中的砝码质量一定,探究物体加速度与质量的关系,以下做法错误的是(    )
A.平衡摩擦力时,应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上
B.每次改变小车的质量时,不需要重新平衡摩擦力
C.实验时,先放开小车,再接通打点计时器电源
D.小车运动的加速度,可用天平称出盘及砝码质量m、小车质量M,用a=mg/M求出
⑷在保持小车及车中的砝码质量质量M一定,探究加速度与所受合外力的关系时,由于平衡摩擦力时操作不当,二位同学得到的a―F关系分别如下图A、B所示(a是小车的加速度,F是细线作用于小车的拉力)。其原因分别是:

A图:           
B图:          

◎ 答案

⑴打点计时器采用直流电源,没有平衡摩擦力⑵m<<M    ⑶ACD    ⑷A:斜面倾角过大,B:斜面倾角过小或未平衡摩擦力

◎ 解析


试题分析:⑴打点计时器采用直流电源,没有平衡摩擦力
(2)以整体为研究对象有,,解得
以M为研究对象有绳子的拉力
显然要有F=mg必有,故有m<<M,即只有m<<M时才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力.
(3)平衡摩擦力时,平衡摩擦力时,应将绳从小车上拿去,轻轻推动小车,是小车沿木板运动,通过打点计时器打出来的纸带判断小车是否匀速运动.故A错误.每次改变小车的质量时,小车的重力沿斜面分力和摩擦力仍能抵消,不需要重新平衡摩擦力.故B正确.实验时,应先放开小车,再接通打点计时器电源,由于小车运动较快,可能会使打出来的点很少,不利于数据的采集和处理.故C错误.小车运动的加速度是利用打点计时器测量,如果用天平测出m以及小车质量M,直接用公式求出,这是在直接运用牛顿第二定律计算的,而我们实验是在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系.故D错误
点评: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.

◎ 知识点

    专家分析,试题“在探究加速度与物体所受合外力和质量间的关系时,采用如图所示的实验装置,小车及车中的砝码质量用M表示,盘及盘中的砝码质量用m表示,小车的加速度可由小车后拖动的纸带由打…”主要考查了你对  【实验:探究小车速度随时间变化的规律】,【实验:探究弹力与弹簧伸长的关系】,【实验:探究加速度与力、质量的关系】,【实验:探究功与速度变化的关系】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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