如图甲所示某同学设计了用光电门传感器“探究小车的加速度与小车所受拉力及质量关系”的实验.
(1)如图甲所示,在小车上固定宽度为L的挡光片,将两个光电门传感器固定在相距为d的轨道上,释放小车,传感器记录下小车经过光电门的时间t1、t2,可以测得小车的加速度a=______(用题中的符号L、d,t1、t2表示).
(2)在该实验中必须采用______法(填物理方法),应保持_____不变,通过改变钩码的个数来改变小车所受的拉力大小,研究加速度a随拉力F变化的规律.
(3)甲同学由于实验时没有注意始终满足M≫m的条件(m为钩码的质量),结果得到的图象应是下图中的_____.
A. B. C. D.
(4)乙、丙两名同学用同一装置做实验,画出了各自得到的a-F图线如图乙所示,两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同______________
控制变量 小车质量 D 小车的质量不同
【解析】
(1)数字计时器记录通过光电门的时间,
小车经过光电门时的瞬间速度为 与 ;
根据匀变速直线运动的速度位移公式 ,
解得:.
(2)在本实验操作中,采用了“控制变量法”,即先保持一个变量不变,看另外两个变量之间的关系,具体操作是:先不改变小车质量,研究加速度与力的关系;再不改变小车受力,研究加速度与质量的关系,最后归纳出加速度、力、质量三者间的关系;
(3)随着 增大,小车质量在减小,因此小车质量不再满足远大于钩码的质量,若小车质量远小于钩码质量时,小车的加速度不可能一直均匀增大,加速度的增大幅度将逐渐减小,故A、B、C错误,D正确;
(4)由图可知在拉力相同的情况下,根据,即图象的斜率等于小车的质量,所以两人的实验中小车的质量不同.
定义:
在匀变速直线运动中,速度的变化量Δv跟发生这个变化所用时间Δt的比值,叫做匀变速直线运动的加速度,用a表示。加速度即速度的变化率。
物理意义:
加速度是表示速度变化的快慢与改变方向的物理量。
公式:
,加速度的国际制单位是米每二次方秒,符号m/s2。
方向:
与速度变化Δv的方向一致,但不一定与v的方向一致,从加速度的产生上来说,加速度的方向与合外力的方向相同。
方法与知识感悟:
加速度、速度与速度变化率的区别和理解:
①加速度是描述速度变化快慢的物理量,不是描述速度大小的物理量,所以与速度的大小没有必然联系
②加速度实质是由物体的受力和物体的质量决定的.从运动学的角度来看,加速度由速度的变化与变化所用时间的比值来量度,说明加速度不是仅仅由速度的变化决定的;
③加速度的方向与速度的方向没有必然联系,但与速度变化的方向一致,其实质是与物体所受到的合外力方向一致.
④加速度即速度的变化率.速度的变化量大,速度的变化率不一定大,速度达最大时,速度的变化率可为零。
例:
在变速直线运动中,下面关于速度和加速度关系的说法,正确的是( )
A.加速度与速度无必然联系
B.速度减小时,加速度也一定减小
C.速度为零时,加速度也一定为零
D.速度增大时,加速度也一定增大
答案:A
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