(2)平衡摩擦力后,将5个相同的祛码都放在小车上?挂上祛码盘,然后每次从 小车上取一个慈码
添加到慈码盘屮,测量小车的加速度。小车的加速度a与舷码 盘中舷码总重力F的实验数据如下表:
祛码盘中祛码总0. 196 0. 392 重力F(N)
加速度 a (m ? s ) 0. 69
2
0. 588 0. 784
0. 980
1. 18 1. 66 2. 18
2. 70
请根据实验数据作出a-F的关系图像.
(3)根据提供的试验数据作出的d-F图线不通过原点,请说明主要原因。
【答案】(1) 0. 16
(0. 15也算对)
(2)(见下图)(3)未计入確码盘的重力
题2?如题(a)图,质量为M的滑块A放在气垫导轨B上,C为位移传感器,它 能将滑块A到传感器C的距离数据实时传送到计算机上,经计算机处理后在屏幕 上显示滑块A的位移一时间(s-t)图彖和速率一时间(v-t)图彖。整个装置置 于高度可调节的斜面上,斜面的长度为了 1、高度为h。(取重力加速度萨9. 8m/s2, 结果可保留一位有效数字)
(1)现给滑块A —沿气垫导轨向上的初速度,A的v-t图线如题(b)图所 示。从图线可得滑
块A下滑时的加速度a二 _______________________________ m/sS摩擦力对滑块A运动的 影响 _________ 。(填“明显,不可忽略”或“不明显,可忽略”)学科/网
(2 )此装置还可用来验证牛顿第二定律。实验时通过改变 _______________________ ,可
验证质量一定时,加速度与力成正比的关系;实验时通过改变 ______________________ ,可验 证力一定时,加速度与质量成反比的关系。
(3 )将气垫导轨换成滑板,滑块A换成滑块A',给滑块A' —沿滑板向
上的初速度,A '的s-t图线如题(c)图。图线不对称是由于 成的,通过图线可求得滑板的倾角0 =
(用反三角函数表示),
滑块与滑板间的动摩擦因数U =
■ IXc)
【答案与解析】⑴下滑时,加速度为卄知淘皿
團
上滑 时’加速度为。「乡
26摩擦力对滑块A运动的影 响不明显,可忽略。
(2)改变斜面高度h,则改变斜面的倾角,则改变产生加速度的力
(F = Mgsin0),可验证质量一定时,加速度与力成正比的关系;改变滑
块A的质量M及斜面的高度h,且使Mh不变,因为F = MgsH = 哋,
L 使Mh不变,则F不变,可验证力一定时,加速度与质量成反比的关系。
二驕加屛十皿團线不对称是由于'滑动摩揀力造成的,因为在滑块上滑时,加速度的犬小为
Mg sin & + /jAfg cos 0
M '
在滑块下滑时,加速度的犬小为Q下=盹泌&:誉 ?J在滑动摩揀力不可忽略的情况下,二者不
M 等,s — /團象不对称。从题13(c)團中得下滑时,时间( = 1.0 — 0.4 = 0.6s, 5 = 0.84-0.20 = 0.64^, 加速度。=6
w s: ?又 a = gsin 0,所以& = arc sin 春二 arcsin 0.6。( arc sin 0.57 ~ arc sin 0一64 都对)。 从题13 (c)图中上
滑阶段读出,?= 0.4-0.0 = 0.4s, s = 0.84-0.20 = 0.64w,根据$ =丄/得
2
a =8W/J2^ 代入 Q = '仗血 & + 小览 cos &二 g sin & + 恣 cos & ,已知 sin& = 0.6> 贝 i_|cos&=0.8>
_ 解得“ = 0.25 (0?2~0?4都对)。
题3.某物理课外小组利用图Q)屮的装置探究物体加速度与其所受合外力之 间的关系。途中,置于试验台上的长木板水平放置,其右端固定一轻滑轮:轻绳 跨过滑轮,一段与放在木板上的小滑车相连,另一端可悬挂钩码。本实验中可用
的钩码共有川5个,每个质量均为O.OlOkgo实验步骤如下:
M
(1) 将5个钩码全部放入小车中,在长木板左下方垫上适当厚度的小物快,使 小车9 (和钩码)可以在木板上
匀速下滑。
(2) 将刀(依次取77=1,2, 3, 4,5)个钩码挂在轻绳右端,其余艸-刀各钩码仍留在 小车内;用手按住小车并使
轻绳与木板平行。释放小车,同时用传感器记录小车 在时刻广相对于其起始位置的位移s,绘制sP图像,经数据处理后可得到相应 的加速度&。
(3) 对应于不同的n的a值见下表。n二2时的s-t图像如图⑹所示:由图(b) 求出此时小车的加速度(保留2位有效数字),将结果填入下表。
n 1 2 3 0. 58 4 0. 78 5 1.00 a / m s\2 0. 20 (4)利用表中的数据在图(c)中补齐数据点,并作出d-n图像。从图像可以看 出:当物体质量一定是二时,物体
的
加
速
度
与
其
所
受
的
合
外
力
成
正
比
。
】加
0.80 0.60
?? ? ‘?■?\?■??????? a 1.00 0.80 0.60 0.40 020
::::: 工 :. ? .... MM也筠g圉姿油购淖畫0.40 蔣 ::;:::;:::;:;ucxggn! 比?— ???? ??????—? f ? ??; 」??>??? ?《???? 020
???▲ )?????? ■■■■■ ■ ????? wv—? 4 f ? ”?????, ??- ????\???■ Q M ::: 0 040
0.80 1.20
图
L60 2.00 £/s 0
3
4
(5) 利用日-刀图像求得小车(空载)的质量为 ___________________ kg (保留2位有效数字,
重力加速度取沪9. 8 m ? s'2)o
(6) 若以“保持木板水平”来代替步骤(1),下列说法正确的是 ________________________ (填入
止确选项钱的标号)
A. a_ n图线不再是直线
B. 日?/?图线仍是直线,但该直线不过原点 C. … 图线仍是直线,但该直线的斜率变大
【答案】(3) 0. 39 (4)如图所示(5) 0.45 (6) BC
【解析】(3)因为小车做初速度为0的匀加速直线运动,故将(2,0.78)代入
x = -at 可得 a = 0.39m/s 222
根据描点法可得如图所示图线
(4) 根据描点法可得如图所示图线
a/mi2
L00
::?:::::::::!:::::: tt:t:L.r_ .................................... XI IT T 7 TT FT ntHutpEnm:.::;:::
0.60
0.40 *??****?**?*?**??????I::::::::::::::::::-::::::::* ____ Jinthhi ???? ----------------------- 0.20 ?^:n: ttittttnmttatit ::::::;:?:: :::::::: :::: tt (5) 根据牛顿第二定律可得 nmg = [(5-n)m+M]af 代入 m 二 0.010kg, nJ、2、 3、4、5,以及相应的加速度求可得M =0.45焰
(6) 若不平衡摩擦力,则满足F-f=ma的形式,所以直线不过原点,但仍是直线,
A错B对;随着n的增大,小车的总质量在增大,斜率变大,C正确;
高中物理实验方法之逐差法
在用打点计时器打下的纸带测加速度的实验中,我们用逐差法计算加速度。
1.计算加速度的基本公式:a = ^
公式推导:根据运动学公式x=^+^-at ,有xn=vnT^-aT①, £+严叫屛+如宀/叫屛-如尸②,但%严叫+
22刃,所以③,
②?③得x,^-xn=aT\\所以\匕产,即° =算
〃+1
2
T 2逐差法计算加速度的公式:\守
如果测得6个数据:兀]、兀2、兀3、兀4、兀5、兀6,
(x4 +x5 + X6 ) -(X, + x2 + 兀3 )
9T2
公式推导:因为花~\\
x
,兀3 -吃=ciT?,x4 -x3 =aT,
23式相加得
3T 2
3T
同理\穿,
以上3式相加得:
2_ (兀4 +花 +忑)一3 +兀2 +%3)
2? _ 3T
3a
所以 a _(兀4 + 兀5 + 兀6)-(兀1 + 兀2 + 兀3)
a~ 莎
早期的物理教科书,只有公式0 =
(兀4 + 兀5 + 兀6)一 (X1 + 兀2 + 兀3) ,因为题目所给的9T 2数据用哪一组计算都相等。后来为了联系实际,题目中给的数据用①二邑二
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