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8.圖1為驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖,圖中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為50Hz的交流電源,打點(diǎn)的時(shí)間間隔用△t表示.在小車質(zhì)量未知的情況下,某同學(xué)設(shè)計(jì)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)完成下列實(shí)驗(yàn)步驟中的填空:
①平衡小車所受的阻力:小吊盤中不放物塊,調(diào)整木板右端的高度,用手輕撥小車,直到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列間隔均勻的點(diǎn).
②按住小車,在小吊盤中放入適當(dāng)質(zhì)量的物塊,在小車中放入砝碼.
③打開打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源,釋放小車,獲得帶有點(diǎn)列的紙帶,在紙袋上標(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,每5個(gè)間隔標(biāo)注一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn).測(cè)量相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距s1,s2,….求出與不同m相對(duì)應(yīng)的加速度a.
⑥以砝碼的質(zhì)量m為橫坐標(biāo),1a1a為縱坐標(biāo),在坐標(biāo)紙上做出1a1a-m關(guān)系圖線.若加速度與小車和砝碼的總質(zhì)量成反比,則1a1a與m處應(yīng)成線性關(guān)系(填“線性”或“非線性”).
(2)完成下列填空:
①本實(shí)驗(yàn)中,為了保證在改變小車中的砝碼的質(zhì)量時(shí),小車所受的拉力近似不變,小吊盤和盤中物塊的質(zhì)量之和<<小車質(zhì)量.(填“<”“=”“>”“<<”或“>>”).
②設(shè)紙帶上三個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距分別為s1、s2和s3.a(chǎn)可用s1、s3和△t表示為a=s3s12t2.圖2為用米尺測(cè)量某一紙帶上的s1、s3的情況,由圖可讀出s1=24.5 mm,s3=47.0 mm,由此求得加速度的大小a=1.15 m/s2
③圖3為所得實(shí)驗(yàn)圖線的示意圖.設(shè)圖中直線的斜率為k,在縱軸上的截距為b,若牛頓定律成立,則小車受到的拉力為1k,小車的質(zhì)量為k

分析 (1)①平衡摩擦力的標(biāo)準(zhǔn)為小車可以勻速運(yùn)動(dòng),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶點(diǎn)跡間隔均勻⑥由a=Fm,故1m=1Fa,故成線性關(guān)系
(2)①為了保證在改變小車中砝碼的質(zhì)量時(shí),小車所受的拉力近似不變,小吊盤和盤中物塊的質(zhì)量之和應(yīng)該遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量
       ②由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論得:△x=aT2
③由a=Fm,故1m=1Fa,故成線性關(guān)系,且斜率為1F,設(shè)小車質(zhì)量為M,則由牛頓第二定律寫出1a與小車上砝碼質(zhì)量m+M的表達(dá)式,然后結(jié)合斜率與截距概念求解即可

解答 解:(1)①平衡摩擦力的標(biāo)準(zhǔn)為小車可以勻速運(yùn)動(dòng),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶點(diǎn)跡間隔均勻,故答案為:間隔均勻
⑥由a=Fm,故1m=1Fa,故成線性關(guān)系,故答案為:線性
(2)①設(shè)小車的質(zhì)量為M,小吊盤和盤中物塊的質(zhì)量為m,設(shè)繩子上拉力為F,
以整體為研究對(duì)象有mg=(m+M)a
解得a=mgm+M以M為研究對(duì)象有繩子的拉力F=Ma=MM+mmg
顯然要有F=mg必有m+M=M,故有M>>m,即只有M>>m時(shí)才可以認(rèn)為繩對(duì)小車的拉力大小等于小吊盤和盤中物塊的重力.所以為了保證在改變小車中砝碼的質(zhì)量時(shí),小車所受的拉力近似不變,小吊盤和盤中物塊的質(zhì)量之和應(yīng)該遠(yuǎn)小于小車和砝碼的總質(zhì)量.
②由圖示刻度尺可知,s1=3.70-1.25=2.45cm;由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論:△x=at2可知,加速度:a=s3s12t2
由圖示刻度尺可知:s1=3.70-1.25=2.45cm=24.5mm,s3=12.00-7.30=4.70cm=47.0mm=0.0470m,
由圖示紙帶可知:△t=0.02×5=0.1s,
加速度為:a=s3s12t2=0.04700.02452×0.12=1.12m/s2;
③設(shè)小車質(zhì)量為M,由牛頓第二定律得:F=(M+m)a,則1a=1Fm+MF,
由圖示圖象可知:k=1F,則拉力:F=1k,b=MF,則:M=bF=k;
故答案為:(1)①間隔均勻;⑥線性
(2)①<<;②s3s12t2,24.5,47.0,1.15;③1k,\frac{k}

點(diǎn)評(píng) 實(shí)驗(yàn)問題要掌握實(shí)驗(yàn)原理、注意事項(xiàng)和誤差來源;遇到涉及圖象的問題時(shí),要先根據(jù)物理規(guī)律寫出關(guān)于縱軸與橫軸的函數(shù)表達(dá)式,再根據(jù)斜率和截距的概念求解即可.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:填空題

18.宇宙飛船相對(duì)于地面以速度v做勻速直線飛行,某一時(shí)刻飛船頭部的宇航員向飛船尾部發(fā)出一個(gè)光訊號(hào),經(jīng)過△t(飛船上的鐘)時(shí)間后,被尾部的接收器收到,則由此可知飛船的固有長度為c△t.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

19.下列關(guān)于電磁波說法正確的是(  )
A.電磁波是麥克斯韋假象出來的,實(shí)際并不存在
B.電磁波具有能量
C.電磁波不可以在真空中傳播
D.變化的電場(chǎng)一定產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)

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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

16.物理小組在一次探究活動(dòng)中測(cè)量木塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù).實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,一表面粗糙的長木板固定在水平桌面上,一端裝有定滑輪;長木板上有一正方體木塊,其一端與紙帶相連,另一端通過跨過定滑輪的細(xì)線與砝碼盤連接.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源的頻率為50Hz.開始實(shí)驗(yàn)時(shí),在砝碼盤中放入適量砝碼,木塊開始做勻加速運(yùn)動(dòng),在紙帶上打出一系列點(diǎn).

(1)實(shí)驗(yàn)開始之前某同學(xué)用游標(biāo)卡尺測(cè)得正方體木塊邊長,讀數(shù)如圖乙所示,則邊長為91.55mm.
(2)如圖丙所示是實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶,A、B、C、D、E、F、G為7個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出,測(cè)得相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為sAB=4.22cm、SBC=4.64cm、SCD=5.08cm、SDE=5.49cm,sEF=5.91cm,sFG=6.34cm,則木塊的加速度a=0.42m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
(3)然后該組同學(xué)用天平測(cè)得木塊的質(zhì)量為M,砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量為m;若木塊的加速度用a表示,重力加速度用g表示,則所求木塊與長木板間動(dòng)摩擦因數(shù)表達(dá)式為μ=mgM+maMg.(用被測(cè)物理量的字母表示)
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

3.如圖所示,用彈簧測(cè)力計(jì)沿著光滑斜面的方向?qū)⒁粔K所受重力為5N的木塊勻速向上拉,這時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)上的示數(shù)是3N,則斜面對(duì)木塊的支持力的大小為( �。�
A.2NB.3NC.4ND.5N

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

13.表面光滑、半徑為R=100cm的半球固定在水平地面上,球心O的正上方O′處有一無摩擦的小定滑輪,輕質(zhì)細(xì)繩兩端各系一個(gè)小球掛在定滑輪上,如圖所示,兩小球平衡時(shí),若滑輪兩側(cè)細(xì)繩的長度分別為l1=240cm,l2=250cm.求:這兩個(gè)小球的質(zhì)量之比m1:m2為多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

20.如圖所示,滑輪和繩子的重力不計(jì),滑輪大小不計(jì),兩物體質(zhì)量分別為m1和m2,懸掛后處于平衡狀態(tài),則(  )
A.m2m12B.m2m12C.m2=m12D.無法確定

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

17.如圖所示,一小滑塊沿足夠長的斜面向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng),依次經(jīng)A、B、C、D到達(dá)E,已知AB=8m,BD=DE=12m,CD=2m,滑塊從B到C和從C到E所用的時(shí)間都是2s.設(shè)滑塊經(jīng)過C時(shí)的速度為vc,則( �。�
A.滑塊下滑過程中加速度的大小為1.0m/s2
B.滑塊經(jīng)過C時(shí)的速度vc=12m/s
C.滑塊從A點(diǎn)滑到B點(diǎn)的時(shí)間tAB=2s
D.滑塊經(jīng)過A時(shí)的速度vA=0

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

18.一個(gè)做簡諧振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn),其振幅是4cm,頻率是2.5Hz,該質(zhì)點(diǎn)從平衡位置起經(jīng)過2.5s后的位移和路程的大小是( �。�
A.4cm,24cmB.4cm,100cmC.0cm,24cmD.0cm,100cm

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同步練習(xí)冊(cè)答案
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