A.为了平衡摩擦力,实验中可以将长木板的左端适当垫高,使小车拉着穿过打点计时器的纸带自由下滑时能保持匀速运动
B.可以通过改变橡皮筋的条数来改变拉力做功的数值
C.每次实验中橡皮筋的规格要相同,拉伸的长度要一样
D.可以通过改变小车的质量来改变拉力做功的数值
E.实验中要先释放小车再接通打点计时器的电源
F.通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的最大速度
G.通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度
答案:ABCF
(1)下列说法哪一项是正确的 .(填选项前字母)
A.平衡摩擦力时必须将钩码通过细线挂在小车上
B.为减小系统误差,应使钩码质量远大于小车质量
C.实验时,应使小车靠近打点计时器由静止释放
(2)图(乙)是实验中获得的一条纸带的一部分,选取O、A、B、C计数点,已知打点计时器使用的交流电频率为50 Hz.则打B点时小车的瞬时速度大小为 m/s(保留三位有效数字).
解析:(1)平衡摩擦力是让小车重力的下滑分力与摩擦力平衡,故不能挂钩码平衡摩擦力,选项A错误;该实验中,可近似用钩码的重力表示小车所受到的拉力,因此应使钩码的质量远小于小车的质量,选项B错误;实验时,为充分利用纸带,应使小车靠近打点计时器由静止释放,选项C正确.
(2)由于匀变速直线运动中=,
而计数点间的时间T=0.1 s,
vB== m/s=0.653 m/s.
答案:(1)C (2)0.653
a.连接好实验装置如图所示.
b.将质量为200 g的小车拉到打点计时器附近,并按住小车.
c.在质量为10 g、30 g、50 g的三种钩码中,他挑选了一个质量为50 g的钩码挂在拉线的挂钩P上.
d.释放小车,打开打点计时器的电源,打出一条纸带.
(1)在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条.经测量、计算,得到如下数据:
①第一个点到第N个点的距离为40.0 cm.
②打下第N点时小车的速度大小为1.00 m/s.该同学将钩码的重力当作小车所受的拉力,拉力对小车做的功为 J,小车动能的增量为 J.
(2)此次实验探究结果,他没能得到“恒力对物体做的功等于物体动能的增量”,且误差很大,显然,在实验探究过程中忽视了各种产生误差的因素.请你根据该同学的实验装置和操作过程帮助分析一下,造成较大误差的主要原因有:
.(至少写出两条原因)
解析:(1)拉力F=mg=0.050×9.8 N=0.49 N,
拉力对小车做的功:
W=Fx=0.49×0.400 J=0.196 J,
小车动能的增量:
ΔEk=mv2=×0.200×1.002 J=0.100 J.
(2)误差很大的可能原因:①小车质量不满足远大于钩码质量;②没有平衡摩擦力;③先放小车后开电源,使打第一个点时,小车已有了一定的初速度.
答案:(1)②0.196 0.100
(2)①小车质量没有远大于钩码质量 ②没有平衡摩擦力 ③先放小车后开电源,使打第一个点时,小车已有了一定的初速度(任选其二)
数据组 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
v/(m·s-1) | 0 | 0.16 | 0.19 | 0.24 | 0.30 | 0.49 |
x/m | 0 | 0.045 | 0.075 | 0.111 | 0.163 | 0.442 |
(1)一同学根据表中数据,作出x
(2)根据你所作的图像,你认为滑块滑行的最大距离x与滑块初速度平方v2的关系是 .
解析:(1)作出x
(2)由图可以看出,滑块滑行的最大距离x与滑块初速度平方v2成正比.即:x∝v2.
答案:(1)见解析图 (2)x∝v2
(1)要完成本实验,还缺少的实验器材是 .
(2)实验时为保证滑块受到的拉力与沙、小桶的总重力大小基本相等,沙和小桶的总质量应满足的实验条件是 ,实验时为保证细线拉力等于滑块所受的外力,首先要做的步骤是 .
(3)在满足(2)问的条件下,让小桶带动滑块加速运动,如图所示为打点计时器所打的纸带的一部分,图中A、B、C、D、E是按时间先后顺序确定的计数点,相邻计数点间的时间间隔为T,相邻计数点间的距离标注在图上,当地重力加速度为g,则在B、D两点间对滑块用实验验证动能定理表达式为 .(用题中所给的表示数据的字母表示)
解析:(1)需要测量纸带上点与点之间的距离,因此缺少刻度尺.(2)只有当m?M时,对滑块拉力基本等于沙、小桶的总重力,且需平衡摩擦力.(3)从B到D点,拉力对滑块做功mg(x2+x3).B点对应的速度vB=,D点对应的速度vD=,在B、D两点间对滑块用实验验证动能定理表达式为mg(x2+x3)=[(x3+x4)2-(x1+x2)2].
答案:(1)刻度尺
(2)远小于滑块的质量 平衡摩擦力
(3)mg(x2+x3)=[(x3+x4)2-(x1+x2)2]
(1)小球在桌面上运动过程中,动能的变化可表示为ΔEk= .
(2)再取一条完全相同的弹簧与上一次的弹簧并放在一起,重新将小球推回挡板处,再突然放手.小球的落地点距桌边的水平距离为x2,以此类推,放入3条、4条、5条…相同的弹簧,测量出每次小球的落地点离桌边的水平距离分别为x3、x4、x5….若忽略摩擦力影响,则在误差允许范围内,只要满足x1∶x2∶x3∶x4∶x5= ,就说明外力对物体做的功与物体动能的变化成正比.
(3)以下哪些措施可以减小本实验的误差 .
a.选用尽可能光滑的桌面
b.选用质量较大的球
c.选用劲度系数较大的弹簧
d.减小桌面的高度
解析:(1)设小球平抛的初速度为v1,则x1=v1t,h=gt2,小球在桌面上运动过程由动能定理:W=ΔEk=m,所以ΔEk=.
(2)由动能定理:W=m,W∝,同理2W∝,得x1∝,x2∝,…,可得x1∶x2∶x3∶x4∶x5=1∶∶∶∶.
(3)为了使弹簧弹力所做的功为外力的功,应尽可能减小摩擦,选用光滑的桌面,减少摩擦力对小球所做的功,选项a正确;水平距离x越大,测量误差越小,应选用劲度系数较大的弹簧,选项c正确;在弹簧弹力做功一定的情况下,小球的质量越大,速度越小,水平距离越小,测量误差越大,故选项b错误;桌面高度h越大,水平距离x越大,则测量误差越小,选项d错误.
答案:(1) (2)1∶∶∶∶ (3)ac
回答下列问题:(用已知字母表示)
(1)写出影响滑块动能变化的主要因素 .
(2)该实验探究中为了求合力,应先求出滑块与斜面的动摩擦因数.该同学通过多次调节斜面的高度,得到一条打点间距均匀的纸带,此时相对应的斜面长为L、斜面高为h.由此可求出滑块与斜面的动摩擦因数为μ= .
(3)保持斜面长度不变,升高斜面高度到H(H>h),该同学在实验中得到一条打点清晰的纸带,如图所示,用直尺测出x1、x2、x3,对A、B两点研究:此时滑块在A、B两点的速度大小为:vA= ,vB= .
(4)如果该同学在记录数据时各物理量的单位分别是:L、H、x1、x2、x3单位为cm,质量m单位是kg,频率f单位为Hz,重力加速度g单位为m/s2,对AB段进行研究,在实验允许的误差范围内,该同学根据记录的数据直接计算合力对滑块所做的功为W,滑块动能的改变量为ΔEk,结果发现两者的差别很大,请分析其原因.写出该同学计算出的数值W与ΔEk之间正确关系的表达式 .
解析:(1)由滑块在斜面上运动可知,影响滑块动能变化的是合力的功,即重力做功和摩擦力做功.
(2)滑块在斜面上做匀速直线运动,则有:mgsin θ=μmgcos θ(θ为斜面的倾角),可得μ=tan θ=.
(3)由运动学公式得A点的瞬时速度是vA==f,B点的瞬时速度是vB==f.
(4)合力对滑块所做的功W和滑块动能的改变量ΔEk数值差别很大,因为单位没有统一用国际单位,应修正为W=ΔEk×10-2 J.
答案:(1)重力做功、摩擦力做功 (2)
(3)f f (4)W=ΔEk×10-2 J
回答下列问题:
(1)本实验中可认为,弹簧被压缩后的弹性势能Ep与小球抛出时的动能Ek相等.已知重力加速度大小为g.为求得Ek,至少需要测量下列物理量中的 (填正确答案标号).
A.小球的质量m
B.小球抛出点到落地点的水平距离s
C.桌面到地面的高度h
D.弹簧的压缩量Δx
E.弹簧原长l0
(2)用所选取的测量量和已知量表示Ek,得Ek= .
(3)图(乙)中的直线是实验测量得到的s
解析:(1)小球抛出时的动能Ek=m,要求得v0需利用平抛知识,s=v0t,h=gt2.根据s、h、g,求得v0=s,因此,需测量小球质量m、桌面高度h及落地水平距离s.
(2)小球抛出时的动能Ek=m=.
(3)弹簧的弹性势能Ep=Ek=m=,即s=2,由s
答案:(1)ABC (2)
(3)减小 增大 2
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