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题目
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一同学在“研究小车的加速度与外力关系”的探究实验中,使用了光电门.他将光电门固定在气垫轨道上的某点B,用不同的力拉小车,但每次小车从同一位置A由静止释放,测出对应不同外力时小车上遮光板(宽度L很小)通过光电门的时间△t.然后经过数据分析,发现小车所受拉力F反比于△t2,于是他就得出物体的加速度正比于外力的结论.试简要说明该同学的推理过程.
答案
由于遮光条通过光电门的时间极短,可以用平均速度表示瞬时速度,故v=
L
△t

根据速度位移关系公式得v2=2as,即(
L
△t
)
2
=2as
则a=
L2
2s(△t)2

经过数据分析,如果F反比于△t2,则物体的加速度a正比于外力F.
答:经过数据分析,发现小车所受拉力F反比于△t2,则物体的加速度正比于外力.
核心考点
试题【一同学在“研究小车的加速度与外力关系”的探究实验中,使用了光电门.他将光电门固定在气垫轨道上的某点B,用不同的力拉小车,但每次小车从同一位置A由静止释放,测出对】;主要考察你对力的合成与分解等知识点的理解。[详细]
举一反三
关于力和物体运动的关系,下列说法中正确的是(  )
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A.物体受到的合外力越大,则速度的改变量就越大
B.物体受到的合外力不为零且不变,则物体的运动状态一定改变
C.物体受到的合外力不为零且改变,则物体的速度一定改变
D.物体受到的合外力为零,则物体的运动状态一定不改变
光电计时器(数字计时器)是研究运动的常用装置,当物体通过光电门时光被挡住,计时器开始计时当物体离开时停止计时,这样就可以根据物体大小与运动时间计算物体运动的速度,它往往与气垫导轨配合使用,如图所示;下面是某实验小组用气垫导轨和光电计时器“探究加速度与外力关系”时得到的数据表格.保持滑块质量M(M=0.2kg)不变时的实验数据.

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砝码的质量m/kg滑块所受拉力大小的近似值F/N滑块通过光电门1的速度v1/(m/s)滑块通过光电门2的速度v2/(m/s)两光电门的距离S/m滑块加速度的计算值a/(m/s2
5×10-34.9×10-20.090.150.50a1=______×10-2
10×10-39.8×10-20.120.210.50a2=______×10-2
15×10-314.7×10-20.140.250.50a3=______×10-2
某同学在做“探究加速度a与力F、质量m的关系”实验时,使用了如图(a)所示的实验装置简图.实验中认为细绳对小车拉力F等于砂和砂桶的总重力,小车运动加速度a可用纸带上打出的点求得.

(1)图(b)为某次实验得到的纸带,根据纸带可求出小车的加速度大小为______m/s2.(保留两位有效数字)
(2)在“探究加速度a与质量m的关系”时,保持砂和砂桶质量不变,改变小车质量m,分别得到小车加速度a与质量m的相关数据如下表:
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小车加速度a/m•s-21.721.481.251.000.750.500.30
小车质量m/kg0.290.330.400.500.711.001.67
质量倒数
1
m
/kg-1
3.453.032.502.001.411.000.60
某学生做“探究加速度与力、质量的关系”的实验中.在平衡摩擦力时,把长木板一端垫得过高,使得倾角偏大,他所得的a-F关系可用哪根图线表示(  )(图中,a是小车的加速度,F是细线作用小车的拉力)
A.AB.BC.CD.D
在做“探究加速度与力、质量关系”的实验时,采用如图1所示的实验装置,让重物通过轻绳拖动小车在长木板上做匀加速直线运动.其中小车质量用M表示,重物质量用m
表示,加速度用a表示.
(1)实验时需要将长木板的一端垫起适当的高度,这样做是为了消除______的影响,使小车所受合外力F等于绳对小车的拉力.
(2)实验中由于绳对小车的拉力______(选填“大于”、“等于”、“小于”)重物所受的重力,会给实验带来系统误差.为减小此误差,实验中要对小车质量M和重物质量m进行选取,以下四组数据中最合理的一组是______.(填写相应序号)
①M=200g,m=40g、60g、80g、100g、120g、140g
②M=200g,m=30g、35g、40g、45g、50g、55g
③M=400g,m=20g、40g、60g、80g、100g、120g
④M=400g,m=10g、15g、20g、25g、30g、35g
(3)实验中某同学先保持重物质量m不变,改变小车质量M,测出了相应的加速度a.为便于得到a与M的关系,他采用图象法处理数据,你建议他做a与______的图象.
(4)甲、乙两同学用同一种方法做实验,即保持小车质量M不变,改变重物质量m,测出了相应的加速度a.正确操作后,他们根据各自测得的实验数据画出了如图2所示的a-F图象.他们得到图象不同,其原因是他们选取的______不同,但他们得到了相同的结论,此结论是:______.