某同學(xué)在實驗室用如圖1所示的裝置來研究牛頓第二定律的問題.
(1)為了盡可能減少摩擦力的影響,最好選用(填“電磁”或“電火花”)
電火花
電火花
式打點計時器,同時需要將長木板的右端墊高,直到在沒有沙桶拖動下,小車拖動紙帶穿過計時器時能
做勻速直線運動.
做勻速直線運動.

(2)在
m(桶和沙的總質(zhì)量)<<M(小車的質(zhì)量)
m(桶和沙的總質(zhì)量)<<M(小車的質(zhì)量)
條件下,可以認為繩對小車的拉力近似等于沙和沙桶的總重力,在控制
M(小車的質(zhì)量)
M(小車的質(zhì)量)
不變的情況下,可以探究加速度與合力的關(guān)系.
(3)在此實驗中,此同學(xué)先接通計時器的電源,再放開紙帶,如圖2是在m=100g,M=1kg情況下打出的一條紙帶,O為起點,A、B、C為過程中的三個相鄰的計數(shù)點,相鄰的計數(shù)點之間有四個點沒有標出,有關(guān)數(shù)據(jù)如圖所示,其中hA=42.05cm,hB=51.55cm,hC=62.00cm則小車的加速度為a=
0.95
0.95
m/s2,打B點時小車的速度為VB=
1.0
1.0
 m/s.(保留2位有效數(shù)字)由以上結(jié)果分析在長木板的右端墊高時墊得
一定過高
一定過高
(一定過低、剛好、一定過高).
分析:(1)電磁打點計時器的摩擦阻力大于電火花打點計時器.在沒有沙桶拖動下,小車和紙帶能做勻速直線運動時,摩擦力得到平衡.
(2)實驗時我們認為繩對小車的拉力近似等于沙和沙桶的總重力,但實際不是,實際的拉力為F=
Mmg
M+m
,只有在M>>m的情況下近似認為拉力等于mg;實驗的方法是控制變量法,要探究加速度與合外力的關(guān)系就必須控制M不變.
(3)根據(jù)△x=aT2計算加速度a=
△x
T2
;根據(jù)勻變速直線運動中中間時刻的瞬時速度等于這段時間內(nèi)的平均速度來計算vB;用紙帶上的數(shù)據(jù)計算出的測量值與用a=
mg
M+m
計算出的理論值進行比較,若測量加速度大于理論加速度則平衡摩擦力過度;反之則平衡摩擦力不足;若二者相等則剛好平衡摩擦力.
解答:解:(1)電火花計時器摩擦小,誤差。黄胶饽Σ亮,小車不受拉力時勻速運動;
    (2)平衡摩擦力后,對小車,由牛頓第二定律得:F=Ma;對桶和沙組成的系統(tǒng),由牛頓第二定律得:mg-F=ma,聯(lián)立這兩個公式整理得:a=
mg
M+m
.由此可以看出只有當沙和桶質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量的條件下,可以認為繩對小車的拉力近似等于沙和沙桶的總重力;探究加速度與合力的關(guān)系時,應(yīng)控制小車質(zhì)量不變,改變拉力大小,看加速度與力之間有什么關(guān)系;
(3)由△x=aT2得:a=
△x
T2
=
(62.00-51.55)×10-2-(51.55-42.05)×10-2
0.12
=0.95m/s2

根據(jù)勻變速直線運動中中間時刻的瞬時速度等于這段時間內(nèi)的平均速度可知:
vB=
(62.00-42.05)×10-2
2×0.1
m/s=1.0m/s

由(2)可知小車的加速度的理論值為:a=
mg
M+m
=
0.1×10
0.1+10
m/s2=0.91m/s2
;由此可以看出小車的測量加速度0.95m/s2>小車的理論加速度0.91m/s2,故小車平衡摩擦力過度,即右端墊得一定過高.
  答案:(每空(2分),共14分)
 (1)電火花,勻速直線運動;
 (2)m<<M (沙和沙桶的總質(zhì)量遠小于小車的質(zhì)量),M(小車的質(zhì)量);
 (3)0.95,1.0,一定過高.
點評:只要真正掌握了實驗原理就能順利解決此類實驗題目,而實驗步驟,實驗數(shù)據(jù)的處理都與實驗原理有關(guān),故要加強對實驗原理的學(xué)習(xí)和掌握.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

某同學(xué)在實驗室用如圖所示的裝置來研究有關(guān)做功的問題.

(1)在此實驗中,此同學(xué)先接通計時器的電源,再放開紙帶,如圖是在m=100g,M=1kg情況下打出的一條紙帶,O為起點,A、B、C為過程中的三個相鄰的計數(shù)點,相鄰的計數(shù)點之間還有四個點沒有標出,有關(guān)數(shù)據(jù)如圖所示,則小車的加速度為
0.95
0.95
m/s2,打B點時小車的動能為EK=
0.50
0.50
J,從開始運動到打擊B點時,繩的拉力對小車做功W=
0.52
0.52
J.(答案均保留2位有效數(shù)字)(g=10m/s2
(2)在第(1)中繩的拉力對小車做功W和小車獲得的動能EK不相等,請你舉出一個導(dǎo)致不相等的原因
摩擦力未平衡,或沙和沙桶的重力大于繩子的拉力
摩擦力未平衡,或沙和沙桶的重力大于繩子的拉力

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2011?湖南二模)某同學(xué)在實驗室用如圖所示的裝置來研究有關(guān)做功的問題.
(1)如圖甲,在保持M>>m條件下,可以認為繩對小車的拉力近似等于沙和沙桶的總重力,在控制小車的質(zhì)量不變的情況下進行實驗. 在實驗中該同學(xué)先接通打點計時器的電源,再放開紙帶,如圖乙是在m=100g,M=1kg情況下打出的一條紙帶,O為起點,A、B、C為過程中的三個相鄰的計數(shù)點,相鄰的計數(shù)點之間有四個點沒有標出,有關(guān)數(shù)據(jù)如圖乙,則打B點時小車的動能為Ek=
0.50
0.50
J,從開始運動到打擊B點時,繩的拉力對小車做功W=
0.51
0.51
J.(保留2位有效數(shù)字)(g=9.8m/s2

(2)在第(1)中繩的拉力對小車做功W大于小車獲得的動能EK,請你舉出導(dǎo)致這一結(jié)果的主要原因
摩擦沒有能完全抵消(或沙與沙桶的重力大于繩的拉力)
摩擦沒有能完全抵消(或沙與沙桶的重力大于繩的拉力)
.(寫出一種即可)

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科目:高中物理 來源: 題型:

某同學(xué)在實驗室用如圖甲所示的裝置來研究牛頓第二定律和有關(guān)做功的問題.
(1)為了盡可能減少摩擦力的影響,計時器最好選用
電火花式計時器
電火花式計時器
(填“電磁式打點計時器”或“電火花式計時器”),同時需要將長木板的右端墊高,直到在沒有沙桶拖動下,小車拖動紙帶穿過計時器時能
勻速運動
勻速運動

(2)在
M>>m
M>>m
條件下,可以認為繩對小車的拉力近似等于沙和沙桶的總重力,在控制
小車的質(zhì)量
小車的質(zhì)量
不變的情況下,可以探究加速度與合力的關(guān)系.
(3)在此試驗中,此同學(xué)先接通計時器的電源,再放開紙帶,如圖7是在m=100g,M=1kg情況下打出的一條紙帶,O為起點,A、B、C為過程中的三個相鄰的計數(shù)點,相鄰的計數(shù)點之間有四個點沒有標出,有關(guān)數(shù)據(jù)如圖乙,則小車的加速度為
0.95
0.95
m/s2,打B點時小車的動能為EK=
0.50
0.50
J,從開始運動到打擊B點時,繩的拉力對小車做功W=
0.51
0.51
J.(保留2位有效數(shù)字)(g=9.8m/s2
(4)在第(3)中繩的拉力對小車做功W和小車獲得的動能EK不相等,請你舉出導(dǎo)致不等的可能原因
摩擦沒有能完全抵消 或 沙與沙桶的重力大于繩的拉力
摩擦沒有能完全抵消 或 沙與沙桶的重力大于繩的拉力

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科目:高中物理 來源: 題型:

(I)某同學(xué)在實驗室用如圖所示的裝置來研究牛頓第二定律.

(1)如圖甲,①調(diào)整長木板傾斜時時沙桶是否要懸掛?答
.正確的調(diào)整應(yīng)是小車
拉著紙帶作勻速直線運動
拉著紙帶作勻速直線運動

②小車質(zhì)量M、沙和沙桶的總質(zhì)量m的關(guān)系是
M>>m
M>>m
,在此條件下可以認為繩對小車的拉力近似等于沙和沙桶的總重力,在控制小車的質(zhì)量不變的情況下,可以探究加速度與合力的關(guān)系.
(2)在此實驗中,該同學(xué)先接通打點計時器的電源,再放開紙帶,如圖乙是在m=100g,M=1kg情況下打出的一條紙帶,O為起點,A、B、C為過程中的三個相鄰的計數(shù)點,相鄰的計數(shù)點之間有四個點沒有標出,有關(guān)數(shù)據(jù)如圖乙,則小車的加速度為
0.95
0.95
m/s2
(3)不斷改變沙和沙桶的總質(zhì)量m,測出對應(yīng)的加速度a,則下列圖象中能正確反映小車加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系的是
C
C

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