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- 验证加速度与力成正比的实验步骤、数据处理与误差分析
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如图所示为验证牛顿第二定律的实验装置示意图图中打点计时器的电源为50Hz的交流电源,打点的时间间隔用
表示。在小车质量未知的情况下,某同学设计了一种方法用来研究“在外力一定的条件下,物体的加速度与其质量间的关系”。

(1)完成下列实验步骤中的填空:
①平衡小车所受的阻力:小吊盘中不放物块,调整木板右端的高度,用手轻拨小车,直到打点计时器打出一系列________的点。
②按住小车,在小吊盘中放人适当质量的物块,在小车中放人砝码
③打开打点计时器电源,释放小车,获得带有点迹的纸带,在纸带上标出小车中砝码的质量
。
④按住小车,改变小车中砝码的质量,重复步骤③。
⑤在每条纸带上清晰的部分,每5个间隔标注一个计数点,测量相邻计数点的间距
,
,…,求出与不同
对应的加速度
.
⑥以砝码的质量
为横坐标,
为纵坐标,在坐标纸上作出
关系图线.若加速度与小车和砝码的总质量成反比,则
与
应呈_______关系(填“线性”或“非线性”)。
(2)完成下列填空:
(i)本实验中,为了保证在改变小车中砝码的质量时,小车所受的拉力近似不变,小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是________。
(ii)设纸带上三个相邻计数点的间距为
、
、
。
可用
、
和
表示为
_______。如图所示为用米尺测量某一纸带上的
、
的情况,由图可读出
_______mm,
_______mm。由此求得加速度的大小
_______
。


(1)完成下列实验步骤中的填空:
①平衡小车所受的阻力:小吊盘中不放物块,调整木板右端的高度,用手轻拨小车,直到打点计时器打出一系列________的点。
②按住小车,在小吊盘中放人适当质量的物块,在小车中放人砝码
③打开打点计时器电源,释放小车,获得带有点迹的纸带,在纸带上标出小车中砝码的质量

④按住小车,改变小车中砝码的质量,重复步骤③。
⑤在每条纸带上清晰的部分,每5个间隔标注一个计数点,测量相邻计数点的间距




⑥以砝码的质量





(2)完成下列填空:
(i)本实验中,为了保证在改变小车中砝码的质量时,小车所受的拉力近似不变,小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是________。
(ii)设纸带上三个相邻计数点的间距为















甲、乙、丙、丁四位同学在做探究加速度与物体质量的关系和加速度与合力的关系的实验时,使用图所示的装置,设小车和车上砝码(图中未画出)的总质量为
,小盘及盘中砝码的总质量为
,分别得出如图(a)、(b)、(c)、(d)四个图像,其中图(a)、(b)、(c)是
图像,图(d)是
图像,则下列说法正确的是( )
(a)
(b)
(c)
(d)




(a)


(c)


A.甲和乙较好地把握了实验条件:![]() ![]() |
B.丙和丁没有把握好实验条件:![]() ![]() |
C.长木板的倾角太小时,得到(a)图,长木板的倾角太大时,得到(b)图 |
D.甲、乙、丙三位同学中,丙同学较好地完成了平衡摩擦力的操作 |
用图甲所示装置探究物体的加速度与力、质量的关系。实验前已经调节滑轮高度,使滑轮和小车间的细线与木板平行,已经平衡了摩擦力。g=9.8m/s2。
(1)实验时保持小车(含车中砝码)的质量M不变,用打点计时器测出小车运动的加速度a。

图乙为悬挂一个钩码后实验中打出纸带的一部分,从比较清晰的点迹起,在纸带上标出连续的5个计数点A、B、C、D、E,相邻两个计数点之间都有4个点迹未标出,测得各计数点到A点间的距离如图乙所示。已知所用电源的频率为50Hz,则小车的加速度大小a=_______m/s2。若悬挂钩码的质量为50g,把悬挂的钩码和小车(含车中砝码)看成一个整体,则小车(含车中砝码)的质量M=_______kg。(结果均保留两位有效数字)
(2)实验时保持悬挂钩码的质量m不变,在小车上增加砝码,改变小车的质量,得到对应的加速度,若用加速度作为纵轴,小车(含车中砝码)的质量用M表示,为得到线性图象,则横轴代表的物理量为______
(1)实验时保持小车(含车中砝码)的质量M不变,用打点计时器测出小车运动的加速度a。

图乙为悬挂一个钩码后实验中打出纸带的一部分,从比较清晰的点迹起,在纸带上标出连续的5个计数点A、B、C、D、E,相邻两个计数点之间都有4个点迹未标出,测得各计数点到A点间的距离如图乙所示。已知所用电源的频率为50Hz,则小车的加速度大小a=_______m/s2。若悬挂钩码的质量为50g,把悬挂的钩码和小车(含车中砝码)看成一个整体,则小车(含车中砝码)的质量M=_______kg。(结果均保留两位有效数字)
(2)实验时保持悬挂钩码的质量m不变,在小车上增加砝码,改变小车的质量,得到对应的加速度,若用加速度作为纵轴,小车(含车中砝码)的质量用M表示,为得到线性图象,则横轴代表的物理量为______
A.小车(含车中砝码)的质量M |
B.小车(含车中砝码)的质量与悬挂钩码的质量之和m+M |
C.小车(含车中砝码)的质量与悬挂钩码的质量之和的倒数![]() |
D.悬挂钩码质量的倒数![]() |
某实验小组利用如图甲所示的气垫导轨实验装置来探究合力一定时,物体的加速度与质量之间的关系。

(1)做实验时,将滑块从图甲所示位置静止释放,由数字计数器(图中未画出)可读出遮光条通过光电门1、2的时间分别为△t1、△t2;用刻度尺测得两个光电门中心之间的距离x,用游标卡尺测得遮光条宽度d则滑块经过光电门1时的速度表达式v1=______;滑块加速度的表达式a=______。(以上表达式均用已知字母表示)。如图乙所示,若用20分度的游标卡尺测量遮光条的宽度,其读数为______mm。
(2)为了保持滑块所受的合力不变,可改变滑块质量M和气垫导轨右端高度h(见图甲)。关于改变滑块质量M和气垫导轨右端的高度h的正确操作方法是________。

(1)做实验时,将滑块从图甲所示位置静止释放,由数字计数器(图中未画出)可读出遮光条通过光电门1、2的时间分别为△t1、△t2;用刻度尺测得两个光电门中心之间的距离x,用游标卡尺测得遮光条宽度d则滑块经过光电门1时的速度表达式v1=______;滑块加速度的表达式a=______。(以上表达式均用已知字母表示)。如图乙所示,若用20分度的游标卡尺测量遮光条的宽度,其读数为______mm。
(2)为了保持滑块所受的合力不变,可改变滑块质量M和气垫导轨右端高度h(见图甲)。关于改变滑块质量M和气垫导轨右端的高度h的正确操作方法是________。
A.M增大时,h增大,以保持二者乘积增大 |
B.M增大时,h减小,以保持二者乘积不变 |
C.M减小时,h增大,以保持二者乘积不变 |
D.M减小时,h减小,以保持二者乘积减小 |
在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,教材中提供了两种参考案例。

(1)参考案例一如图(a)所示,两个小车放在光滑水平板上,前端各系一条细绳,绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘,盘中可放砝码。两个小车后端各系一条细线,用一个黑板擦把两条细线同时按在桌子上,使小车静止。抬起黑板擦,两小车同时开始运动,按下黑板擦,两小车同时停下来。若用刻度尺测出两小车通过的位移分别为s1、s2,则它们的加速度之比为________。
(2)参考案例二如图(b)所示,当平衡摩擦力后,若作用在小车上的力是通过测量小盘和砝码的重力mg得到的,即
,这样处理会有系统误差,为了减小系统误差,小盘和砝码的质量m与小车的质量M应满足的关系是______;为了消除这个系统误差,某同学认为将小盘中减掉的砝码放到小车上,就会消除系统误差,则他的研究对象应该是__________。

(1)参考案例一如图(a)所示,两个小车放在光滑水平板上,前端各系一条细绳,绳的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘,盘中可放砝码。两个小车后端各系一条细线,用一个黑板擦把两条细线同时按在桌子上,使小车静止。抬起黑板擦,两小车同时开始运动,按下黑板擦,两小车同时停下来。若用刻度尺测出两小车通过的位移分别为s1、s2,则它们的加速度之比为________。
(2)参考案例二如图(b)所示,当平衡摩擦力后,若作用在小车上的力是通过测量小盘和砝码的重力mg得到的,即
