在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中(如图):
我们已经知道,物体的加速度(a)同时跟合外力(F)和质量(m)两个因素有关.要研究这三个物理量之间的定量关系的基本思路是先保持m不变,研究a与F的关系;再保持F不变,研究a与m的关系.
①某同学的实验方案如图所示,她想用沙和沙桶的总重力大小替代小车受到的合外力大小,为了减少这种做法而带来的实验误差,你认为在实验中应该采取的两项措施是:
a. ;b. .
②该同学利用实验中打出的纸带求加速度时,处理方案有两种:
A.利用公式a=计算; B.根据a=利用逐差法计算.
两种方案中,你认为选择方案 比较合理.
考点:探究加速度与物体质量、物体受力的关系.
专题:实验题;牛顿运动定律综合专题.
分析:当一个量与多个量有关系时,则可控制某些量不变,去研究另两个量的关系;再去改变让其它量不变,则再去研究剩余的两个量关系,例如:先保持M不变,研究a与F的关系;再保持F不变,研究a与M的关系.
在实验中,为了减少这种做法而带来的实验误差,一要排除摩擦力的影响,二要砂桶的重力接近小车所受的合力.
由于做匀变速直线的物体在相等的时间内位移总是相等.所以可借助于a=利用逐差法计算加速度大小.
解答: 解:我们已经知道,物体的加速度(a)同时跟合外力(F)和质量(m)两个因素有关.要研究这三个物理量之间的定量关系的基本思路是运用控制变量法,即先保持m不变,研究a与F的关系;再保持F不变,研究a与m的关系;
(1)某同学的实验方案如图所示,她想用砂和砂桶的重力表示小车受到的合外力,由于保持F不变,研究a与M的关系.则当质量发生改变时,若没有平衡摩擦力,则砂桶的重力就不再是小车所受的合力,所以必须平衡摩擦力.由于小车的加速运动,出现加速度,所以导致砂桶的重力大于拉小车的细线的拉力.当砂桶的质量远小于小车的质量时,砂桶的重力接近拉小车的细线的拉力.为了减少这种做法而带来的实验误差,在实验中还应该采取的两项措施是:
a.把木板的末端垫起适当高度以平衡摩擦力;b.砂和桶的质量远小于小车质量;
(2)由于做匀变速直线的物体在相等的时间内位移总是相等.所以可借助于a=利用逐差法计算加速度大小.故选B.
另一种方案不合理的理由是a方案必须要从初速度为零开始研究.
故答案为:①把木板的末端垫起适当高度以平衡摩擦力;砂和桶的质量远小于小车质量;细线应与长木板平行;(只要写出两条即可.)②B.
点评:由牛顿第二可得,当小车的质量远大于砂桶的质量时,砂桶的重力就约等于小车的合力.
由加速度与合力的图象可知,斜率的大小表示物体的质量大小,若图线与纵轴有交点时,则说明摩擦力没有平衡或没有平衡彻底;若图线与横轴有交点时,则说明摩擦力平衡过度.
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质量为M的木块位于粗糙水平桌面上,若用大小为F的水平恒力拉木块,其加速度为a.当拉力方向不变,大小变为2F时,木块的加速度为a',则
A.a'=a B.a'<2a C.a'>2a D.a'=2a