【題目】1為驗證牛頓第二定律的實驗裝置示意圖。圖中打點計時器的電源為50Hz的交流電源,打點的時間間隔用表示。在小車質(zhì)量未知的情況下,某同學(xué)設(shè)計了一種方法用來研究在外力一定的條件下,物體的加速度與其質(zhì)量間的關(guān)系"

(1)請完成下列實驗步驟:

①平衡小車所受的阻力:取下小吊盤,調(diào)整木板右端的高度,用手輕撥小車,直到打點計時器打出一系列______ 的點。

②按住小車,掛上小吊盤并在小吊盤中放人適當(dāng)質(zhì)量的物塊,在小車中放入砝碼。

③打開打點計時器電源,釋放小車,獲得帶有點跡的紙帶,在紙帶上標(biāo)出小車中砝碼的質(zhì)量m。

④按住小車,改變小車中砝碼的質(zhì)量,重復(fù)步驟③。

⑤在每條紙帶上清晰的部分,5個間隔標(biāo)注一個計數(shù)點。測量相鄰計數(shù)點的間距……。

求出與不同m相對應(yīng)的加速度a

⑥以砝碼的質(zhì)量m為橫坐標(biāo),為縱坐標(biāo),在坐標(biāo)紙上做出關(guān)系圖線。

(2)完成下列填空:

( i )設(shè)紙帶上三個相鄰計數(shù)點的間距為,相鄰計時點時間間隔為。a可用表示為a=__________。圖2為用米尺測量某一紙帶上的的情況,由圖可求得加速度的大小a=_______m/s2。

(ii )3為所得實驗圖線的示意圖。若牛頓定律成立,則小車受到的拉力為_________N,小車的質(zhì)量為_____ kg

( iii )本實驗中,若小吊盤和盤中物塊的質(zhì)量之和m0與小車和車中砝碼質(zhì)量(m+M)之間關(guān)系滿足,仍將小車受到的拉力當(dāng)成m0g,則加速度計算值為_________,此加速度的相對誤差= _____ (相對誤差= )

【答案】(1) ①間隔均勻; (2) (i) ,; 1.15; (ii) 1 4 (iii) 50%

【解析】

由題意可知考查牛頓第二定律實驗規(guī)律,由實驗原理,控制變量法分析可得。

[1]平衡摩擦力的標(biāo)準(zhǔn)為小車可以勻速運動,打點計時器打出的紙帶點跡間隔均勻。由

,

m成線性關(guān)系。

(2)[2]設(shè)紙帶上三個相鄰計數(shù)點的間距為s1、s2、s3。由勻變速直線運動的推論得: ,即

,

;

[3] 2為用米尺測量某- -紙帶上的s1、s3的情況,由圖可讀出s1=24.0mm, s3=47.0mm。 由此求得加速度的大小

[4][5]設(shè)小車質(zhì)量為M,小車受到外力為F,由牛頓第二定律有 ,所以,

,

圖象的斜率為,故

縱軸截距為

,

。

[6]設(shè)小車的質(zhì)量為M,砝碼質(zhì)量為m,小吊盤和盤中物塊的質(zhì)量為m0,仍將小車受到的拉力當(dāng)成m0g,以車與砝碼為研究對象有

解得

;

[7]以整體為研究對象有

解得

。

所以此加速度相對誤差

練習(xí)冊系列答案
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A.物體所受拉力F一定增大

B.物體所受彈簧的拉力先變大后變小

C.地面對物體的支持力一定增大

D.物體所受的合力一定增大

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1)相鄰兩計數(shù)點之間的時間間隔為_____s;

2)實驗時要在接通打點計時器電源之_____釋放物塊2(填);

3)將各計數(shù)點至O點的距離依次記為h1、h2、h3、h4,測得h21.60cm,h46.40cm,則打下C點時物塊的速度大小為_____m/s;

4)根據(jù)測出的物塊1上升的高度h與對應(yīng)的時間t,描繪出如圖丙所示的ht2圖線,若m10.8kgm21.0kg,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮?/span>g9.81m/s2,用△EK表示此過程中系統(tǒng)動能的增加量,△EP表示系統(tǒng)勢能的減少量,若△Ep-EkEp≤10%,則可認(rèn)為驗證了機(jī)械能守恒定律。本次實驗_____(填不能)驗證機(jī)械能守恒定律。

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