采用图甲所示的装置探究加速度与力和质量的关系,通过改变小托盘和砝码总质量m来改变小车受到的合外力,通过加减钩码来改变小车

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  • 解题思路:在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,为使绳子拉力为小车受到的合力,应先平衡摩擦力;利用逐差法△x=aT2可以求出物体的加速度大小.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.当拉力为零时,物体已具有加速度,可知木板的倾角过大,即平衡摩擦力过度.

    (1)实验中需要平衡摩擦力,应当取下小托盘和砝码,将木板右端适当垫高,直至小车在长木板上运动时,纸带上打出来的点间距相等.

    (2)根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小,

    得:x4-x1=3a1T2

    x5-x2=3a2T2

    x6-x3=3a3T2

    为了更加准确的求解加速度,我们对三个加速度取平均值

    得:a=[1/3](a1+a2+a3

    解得:a=1.55m/s2

    (3)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;

    (4)①当拉力为零时,物体已具有加速度,可知木板的倾角过大,即平衡摩擦力过度.

    ②设车加速度为a,根据牛顿第二定律得:

    对小车:F=Ma

    对重物:F-mg=ma

    联立解得:绳子的拉力F=Ma=[mg

    1+

    m/M],

    所以未满足砂和砂桶的质量m远小于小车的质量M时,当m逐渐变大时,a逐渐变小,故图象出现弯曲.

    故答案为:(1)小托盘和砝码;(2)1.55;(3)控制变量法;(4)平衡摩擦力时,倾角过大;小托盘和砝码的质量太大,没有远远小于小车的质量.

    点评:

    本题考点: 探究加速度与物体质量、物体受力的关系.

    考点点评: 解决实验问题首先要掌握该实验原理,了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项,同时要熟练应用所学基本规律解决实验问题.

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