15.用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置可以探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系.小車上固定一個盒子(圖中未畫出),盒子內(nèi)盛有砂子,小車的總質(zhì)量(包括車、盒子及盒內(nèi)砂子)記為m0,砂桶的總質(zhì)量(包括桶以及桶內(nèi)砂子)記為m
(1)驗(yàn)證“在質(zhì)量不變的情況下,加速度與合外力成正比”.從盒子中取出一些砂子,裝入砂桶中,稱量并記錄砂桶的總重力mg,將該力視為合外力F,對應(yīng)的加速度a則從打點(diǎn)紙帶中計(jì)算得到.多次改變合外力F的大小,每次都會得到一個相應(yīng)的加速度.以合外力F為橫軸、加速度a為縱軸畫出a-F圖象,圖象是一條過原點(diǎn)的直線.
①a-F圖象斜率的物理意義是$\frac{1}{m+{m}_{0}}$.
②你認(rèn)為把砂桶的總重力mg當(dāng)作合外力F是否合理?
答:合理(選填“合理”或“不合理”).
(2)驗(yàn)證“在合外力不變的情況下,加速度與質(zhì)量成反比”.本次實(shí)驗(yàn)中,保持桶內(nèi)的砂子質(zhì)量不變,故系統(tǒng)所受的合外力不變.用圖象法處理數(shù)據(jù)時,以加速度a為縱軸,以$\frac{1}{m+{m}_{0}}$(用字母表示)為橫軸,才能保證圖象是一條過原點(diǎn)的直線.

分析 (1)該實(shí)驗(yàn)研究的對象為系統(tǒng),保持系統(tǒng)質(zhì)量不變,沙桶的重力等于系統(tǒng)所受的合力,改變重力即可改變系統(tǒng)所受的合力,從而可探究加速度與合力的關(guān)系.
(2)保持桶內(nèi)沙子質(zhì)量m不變,即保持系統(tǒng)所受的合力不變,在盒子內(nèi)添加或去掉一些沙子,即改變系統(tǒng)的質(zhì)量,所以研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時,該質(zhì)量應(yīng)為系統(tǒng)的質(zhì)量.

解答 解:(1)①將車內(nèi)的沙子轉(zhuǎn)移到桶中,就保證了m0+m不變,即系統(tǒng)的總質(zhì)量不變,研究對象是整個系統(tǒng),a=$\frac{mg}{m+{m}_{0}}$,可見a-F圖象斜率的物理意義是$\frac{1}{m+{m}_{0}}$;
系統(tǒng)的合外力就等于所懸掛沙桶的重力mg.
(2)探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系應(yīng)控制合外力F不變,由牛頓第二定律可知:a=$\frac{1}{m+{m}_{0}}$F,F(xiàn)不變,a與$\frac{1}{m+{m}_{0}}$成正比,為方便實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理.使作出的圖象直觀,應(yīng)作出a-$\frac{1}{m+{m}_{0}}$圖象,橫軸表示$\frac{1}{m+{m}_{0}}$.
故本題答案為:(1)①$\frac{1}{m+{m}_{0}}$;②合理;(2)$\frac{1}{m+{m}_{0}}$.

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵知道該實(shí)驗(yàn)研究的對象是系統(tǒng),保證系統(tǒng)質(zhì)量不變,改變合力,可探究加速度和合力的關(guān)系.保持合力不變,改變系統(tǒng)質(zhì)量,可探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

8.關(guān)于電場、電場線的性質(zhì),下列說法正確的是( 。
A.在電場中的任一點(diǎn),電荷的受力方向,就是該點(diǎn)的電場方向
B.電場線較密的地方表明電場的較強(qiáng)
C.電場線就是帶電粒子在電場中的運(yùn)動軌跡
D.同一電場中的電場線可能相交

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

9.登上火星是人類的夢想,“嫦娥之父”歐陽自遠(yuǎn)透露:中國計(jì)劃于2020年登陸火星.地球和火星的公轉(zhuǎn)視為勻速圓周運(yùn)動.忽略行星自轉(zhuǎn)影響,火星和地球相比(  )
行星半徑/m質(zhì)量/kg公轉(zhuǎn)軌道半徑/m
地球6.4×1066.0×10241.5×1011
火星3.4×1066.4×10232.3×1011
A.火星的“第一宇宙速度”約為地球的第一宇宙速度的0.45倍
B.火星的“第一宇宙速度”約為地球的第一宇宙速度的1.4倍
C.火星公轉(zhuǎn)的向心加速度約為地球公轉(zhuǎn)的向心加速度的0.43倍
D.火星公轉(zhuǎn)的向心加速度約為地球公轉(zhuǎn)的向心加速度的0.28倍

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

3.某實(shí)驗(yàn)小組利用圖1所示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系.

(1)下列做法正確的是AD(填字母代號).
A.調(diào)節(jié)滑輪的高度,使?fàn)恳緣K的細(xì)繩與長木板保持平行
B.在調(diào)節(jié)木板傾斜度平衡木塊受到的滑動摩擦力時,將裝有砝碼的砝碼桶通過定滑輪拴在木塊上
C.實(shí)驗(yàn)時,先放開木塊再接通打點(diǎn)計(jì)時器的電源
D.通過增減木塊上的砝碼改變質(zhì)量時,不需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度
(2)為使砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總重力在數(shù)值上近似等于木塊運(yùn)動時受到的拉力,應(yīng)滿足的條件是砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于木塊和木塊上砝碼的總質(zhì)量.(選填“遠(yuǎn)大于”、“遠(yuǎn)小于”或“近似等于”)
(3)甲、乙兩同學(xué)在同一實(shí)驗(yàn)室,各取一套圖示的裝置放在水平桌面上,木塊上均不放砝碼,在沒有平衡摩擦力的情況下,研究加速度a與拉力F的關(guān)系,分別得到圖2中甲、乙兩條直線.設(shè)甲、乙用的木塊質(zhì)量分別為m、m,甲、乙用的木塊與木板間的動摩擦因數(shù)分別為μ、μ,由圖可知,m小于m,μ大于μ.(選填“大于”、“小于”或“等于”)

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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

10.在探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)將實(shí)驗(yàn)器材組裝后,如圖1所示為釋放小車前瞬間的情景.
(1)在接通電源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前,請你指出圖1中的錯誤或不妥之處(寫出兩處即可):沒有平衡摩擦力,使用直流電源.

(2)在平衡小車與桌面之間摩擦力的過程中,打出了一條紙帶.從比較清晰的點(diǎn)起,每5個點(diǎn)取一個計(jì)數(shù)點(diǎn),用刻度尺測量計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖2所示.已知打點(diǎn)計(jì)時器所用電源的頻率為50Hz.求:
①從圖中所給的刻度尺上讀出A、B兩點(diǎn)間的距離s1=0.70cm;
②該小車的加速度a=0.2m/s2
(3)平衡摩擦力后,將5個相同的砝碼都放在小車上.掛上砂桶,然后每次從小車上取一個砝碼添加到砂桶中,測量小車的加速度.小車的加速度a與砂桶中砝碼總重力F的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表:
砂桶中砝碼總重力F(N)0.1960.3920.5880.7840.980
加速度a(m•s-20.691.181.662.182.70
①請根據(jù)該組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在答卷的坐標(biāo)紙作出a-F的關(guān)系圖象;
②根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的a-F圖線不通過原點(diǎn)的主要原因是平衡摩擦力過大.

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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

20.利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置,某實(shí)驗(yàn)小組做了“探究加速度與合外力的關(guān)系”及“探究動能變化與合外力做功的關(guān)系”兩組實(shí)驗(yàn).

在“探究加速度與合外力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,小車質(zhì)量為M、彈簧測力計(jì)示數(shù)為F,改變沙桶和沙子總質(zhì)量m,用紙帶測出小車加速度為a,得到多組a、F值.
(1)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差,下列做法正確的是AC(填序號)
A.首先要平衡摩擦力,使小車受到合力就是細(xì)繩對小車的拉力
B.沙桶和沙的總質(zhì)量要遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量
C.滑輪摩擦足夠小,繩的質(zhì)量足夠輕
D.每次改變拉小車?yán)蠖夹枰匦缕胶饽Σ亮?br />E.先釋放小車,后接通打點(diǎn)計(jì)時器的電源開關(guān)
(2)圖乙為實(shí)驗(yàn)中打下的一條紙帶,A點(diǎn)為小車剛釋放時打下的起始點(diǎn).每兩點(diǎn)間還有四個計(jì)時點(diǎn)未畫出,測得AB=2.0cm、AC=8.0cm、AD=18.0cm、AE=32.0cm.打點(diǎn)計(jì)時器的頻率為50Hz,則C點(diǎn)的速度為0.8m/s,小車的加速度為4m/s2
(3)該實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)利用上述實(shí)驗(yàn)中一條比較理想的紙帶,從點(diǎn)跡清楚的某點(diǎn)開始記為0點(diǎn),順次選取5個點(diǎn),分別測量這5個點(diǎn)到0點(diǎn)之間的距離,并計(jì)算出它們與0點(diǎn)之間的速度平方差△v2(△v2=v2-v02).如表:
 點(diǎn)跡s/cm △v2/m2•s-2 
 0//
1.60 0.04 
3.60 0.09 
 3 6.000.15 
 4 7.000.18 
 59.20 0.23 

由表中數(shù)據(jù)作出如圖8所示的圖象,由圖象可得實(shí)驗(yàn)結(jié)論為物體動能變化量正比于合外力做的功.

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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

7.某興趣小組設(shè)計(jì)出如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究小車的加速度跟合外力的關(guān)系,圖中與小車左端相連的是測力傳感器,小車放置在表面各處粗糙程度相同的水平長木板上,按甲圖裝配好實(shí)驗(yàn)器材,先測出小車運(yùn)動時所受摩擦阻力,逐漸向沙桶中添加細(xì)沙粒,當(dāng)觀察到小車剛開始運(yùn)動時,記下傳感器的最大示數(shù)為F0,可認(rèn)為摩擦阻力為F0

(1)將小車放回初位置并用手按住,繼續(xù)向沙桶中添加一定量的沙粒,記下傳感器的示數(shù)F1,接通頻率外為50Hz的交流電源,使打點(diǎn)計(jì)時器工作,然后釋放小車,打出一條紙帶,再繼續(xù)在桶中添加沙粒,多次重復(fù)實(shí)驗(yàn),打出多條紙帶,圖乙為某次實(shí)驗(yàn)打出的一條紙帶,紙帶上每相鄰的兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間都有四個計(jì)時點(diǎn)未畫出,按時間順序取0、1、2、3、4、5、6六個計(jì)數(shù)點(diǎn),用刻度尺量出1、2、3、4、5、6點(diǎn)到0點(diǎn)的距離(單位:cm),分別標(biāo)注在相應(yīng)計(jì)數(shù)點(diǎn)的下方,則小車的加速度a=0.756m/s2,(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)
(2)算出各次小車的加速度和合力F(F=F1-F0),獲得多組數(shù)據(jù),描繪小車加速度a與F的關(guān)系圖象,紙帶與打點(diǎn)計(jì)時器間的摩擦可忽略,圖中可能正確的是AD.

(3)寫出一條提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確程度有益的建議:控制桶和砂的總質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于小車和傳感器的總質(zhì)量.

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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

4.在“探究物體的加速度與質(zhì)量關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,應(yīng)保持物體質(zhì)量不變,某小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時,過程嚴(yán)謹(jǐn)、操作規(guī)范、測得數(shù)據(jù)十分理想,他們利用所測實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)按作圖要求作出的圖象基本上是一條過原點(diǎn)的直線,這說明在實(shí)驗(yàn)條件下,物體的加速度與質(zhì)量成反比關(guān)系.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

5.如圖所示,物體的運(yùn)動分三段,第1、2s為第Ⅰ段,第 3、4s為第Ⅱ段,第5s為第Ⅲ段,則下列說法中正確的是( 。
A.第1s與第5s的速度方向相反
B.第1s的加速度大于第5s的加速度
C.第Ⅰ段與第Ⅲ段平均速度相等
D.第Ⅰ段和第Ⅲ段的加速度與速度的方向都相同

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同步練習(xí)冊答案