做“探究加速度与力、质量的关系”实验时,图甲是教材中的实验方案;图乙是拓展方案,其实验操作步骤如下:
(ⅰ)挂上托盘和砝码,改变木板的倾角,使质量为M的小车拖着纸带沿木板匀速下滑;
(ⅱ)取下托盘和砝码,测出其总质量为m,让小车沿木板下滑,测出加速度a;
(ⅲ)改变砝码质量和木板倾角,多次测量,通过作图可得到的关系。
①实验获得如图所示的纸带,计数点a、b、c、d、e、f间均有四个点未画出,则在打d点时小车的速度大小_____(保留两位有效数字);
②需要满足条件的方案是_____(选填“甲”、“乙”或“甲和乙”);在作图象时,把作为F值的是_____(选填“甲”、“乙”或“甲和乙”)。
0.18~0.19 甲 甲和乙
【详解】
①打点计时器打点周期
由匀加速直线运动中,平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得,在打d点时小车的速度
②在图甲的实验方案中,由托盘和砝码的重力提供拉力,让小车做匀加速直线运动,由牛顿第二定律可得
则
则绳子对小车的拉力
当时,绳子拉力近似等于托盘和砝码的重力。
故甲需要满足。
在图乙的实验方案中,挂上托盘和砝码,小车匀速下滑,设斜面的倾斜角为,斜面和纸带对小车的摩擦力或阻力总和为f,则有
取下托盘和砝码,小车做匀加速直线运动,由牛顿第二定律可得
即
故乙方案中,不需要满足。
在甲乙方案中,均用托盘和砝码的重力mg作为小车匀加速的直线运动的合力及F。
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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