某同学用如图1所示的实验装置探究小车动能变化与合外力对它所做功的关系.图中A为小车,连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B的限位孔,它们均置于水平放置的一端带有定滑轮的足够长的木板上,C为弹簧测力计,不计绳与滑轮的摩擦.实验时,先接通电源再松开小车,打点计时器在纸带上打下一系列点.
①该同学在一条比较理想的纸带上,从点迹清楚的某点开始记为O点,顺次选取5个点,分别测量这5个点到O之间的距离,并计算出它们与O点之间的速度平方差△V2(△V2="V"2﹣V02),填入表:
点迹 | s/cm | △v2/m2s2 |
O | / | / |
1 | 1.60 | 0.04 |
2 | 3.60 | 0.09 |
3 | 6.00 | 0.15 |
4 | 7.00 | 0.18 |
5 | 9.20 | 0.23 |
若测出小车质量为0.2kg,结合如图2的图象可求得小车所受合外力的大小为___N
②本实验中是否必须满足小桶(含内部沙子)的质量远小于小车的质量________(填是或否)
③若该同学通过计算发现小车所受合力小于弹簧测力计读数,明显超出实验误差的正常范围.你认为主要原因是________.
某科技小组用如图甲所示装置验证动能定理,一端固定有定滑轮且带有刻度尺的倾斜气垫导轨固定在水平桌面上,导轨上A点处有一总质量为M带遮光片的长方形滑块,滑块用平行斜面的轻细绳通过定滑轮与一拉力传感器相连,实验步骤如下:
①用游标卡尺测出遮光片的宽度d;
②安装好实验器材,给气垫导轨接上气源,然后读出拉力传感器的示数,记为F,同时从气垫导轨刻度尺上读出滑块与光电门之间的距离L;
③剪断细绳,让滑块滑向光电门,并记录滑块通过光电门的时间t;
④多次改变滑块与光电门之间的距离,记录相应的L与t的值,结果如表所示。
请回答下列问题:
(1)用游标卡尺测量遮光片宽度d的测量结果如图乙所示,则;
(2)剪断细绳后,在滑块从A运动至B的过程中,若动能定理成立,则在本实验中与L的关系式为
;
(3)以L为横坐标,为纵坐标,请在图丙所示的坐标系中描点,并作出
图像,根据你所作的图像,本实验 (填“能”或“不能)验证动能定理。
某实验小组利用如题图甲所示的装置探究功和动能变化的关系,他们将宽度为d的挡光片固定在小车上,用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与砝码盘相连,在水平桌面上的A、B两点各安装一个光电门,记录小车通过A、B时的遮光时间,小车中可以放置砝码。
(1)实验主要步骤如下:
①将木板略微倾斜以平衡摩擦力,使得细线拉力做的功等于合力对小车做的功。
②将小车停在C点,在砝码盘中放上砝码,小车在细线拉动下运动,记录此时小车、小车中砝码和挡光片的质量之和为M,砝码盘和盘中砝码的总质量为m,小车通过A、B时的遮光时间分别为t1、t2,则小车通过A、B过程中动能的变化量ΔE=_______(用字母M、t1、t2、d表示)。
③在小车中增减砝码或在砝码盘中增减砝码,重复②的操作。
④用游标卡尺测量挡光片的宽度d
(2)下表是他们测得的多组数据,其中M是小车、小车中砝码和挡光片的质量之和,|v-v|是两个速度的平方差,可以据此计算出动能变化量ΔE,取绳上拉力F大小近似等于砝码盘及盘中砝码的总重力,W是F在A、B间所做的功。表格中ΔE3=_______,W3=__________(结果保留三位有效数字)。
次数 |
| |v-v|/(m/s)2 | ΔE/J | F/N | W/J |
1 | 1.000 | 0.380 | 0.190 | 0.400 | 0.200 |
2 | 1.000 | 0.826 | 0.413 | 0.840 | 0.420 |
3 | 1.000 | 0.996 | ΔE3 | 1.010 | W3 |
4 | 2.000 | 1.20 | 1.20 | 2.420 | 1.21 |
5 | 2.000 | 1.42 | 1.42 | 2.860 | 1.43 |
(3)若在本实验中没有平衡摩擦力,假设小车与水平长木板之间的动摩擦因数为。利用上面的实验器材完成如下操作:保证小车质量不变,改变砝码盘中砝码的数量(取绳上拉力近似为砝码盘及盘中砝码的总重力),测得多组m、
、
的数据,并得到m与
的关系图像,如图乙所示。已知图像在纵轴上的截距为b,直线PQ的斜率为k,A、B两点的距离为s,挡光片的宽度为d,则
=_______(用字母b、d、s、k、g表示)。
某实验小组采用如图1所示装置探究钩码和木块组成系统的动能定理。实验中,木块碰到制动装置时,钩码尚未到达地面,打点计时器的工作频率为f。用天平测出木块的质量为M,钩码的质量为m。
(1)在实验操作过程中,小组某些成员认为:
A.连接电磁打点计时器的电源应是0~12 V的低压直流电源
B.实验时,木块与钩码的质量一定要满足M远大于m
C.实验时,需要考虑到摩擦阻力
D.实验时,先接通电源让打点计时器打点,再释放木块让钩码拉着木块拖着纸带运动
你认为以上合理的是______。(填写相应的字母)
(2)如图2所示是按照正确的实验步骤得到的一条纸带,O、A、B、C、D、E为打点计时器连续打的六个点(O为打下的第一点)。用刻度尺测出O到D的距离为s,则D点的速度为_________。(用s、f表示)
(3)木块从静止释放滑行s距离过程中,克服摩擦力做的功为_______。(重力加速度为g)
(1)实验小组用如图所示的装置“探究功与物体速度变化的关系”,某同学分别取1条、2条、3条…同样的橡皮筋进行第1次、第2次、第3次…实验,每次每根橡皮筋拉伸的长度都保持一致,则每次橡皮筋对小车做的功记作W0、2W0、3W0…,下列说法正确的是_____________
A.为减小实验误差,长木板应水平放置 |
B.通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加 |
C.小车在橡皮筋拉力作用下做匀加速直线运动,当橡皮筋恢复原长后小车做匀速运动 |
D.应选择纸带上点距均匀的一段计算小车的速度 |
(2)某同学把每次橡皮筋对小车做的功记作W0、2W0、3W0……,对每次打出的纸带进行处理,获得v,v2的数值记录在表格中。
W | 0 | W0 | 2W0 | 3W0 | 4W0 | 5W0 | 6W0 |
v/(m·s-1) | 0 | 1.0 | 1.4 | 1.7 | 2.0 | 2.2 | 2.4 |
v2/(m2·s-2) | 0 | 1 | 1.9 |
|
|
|
|
请你根据表中的数据作出W-v、W-v2图线。
由图线探究功与物体速度变化的关系是 。
在“探究功与物体速度变化的关系”的实验中,实验装置如图甲所示。让小车在一条橡皮筋的作用下弹出后,沿木板滑行,此时橡皮筋对小车做的功记为W。然后用完全相同的橡皮筋二条、三条……合并在一起分别进行第2次、第3次……实验,每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致,且每次实验中小车获得的速度可由打点计时器所打的纸带求出。打点计时器所用交流电频率为50Hz。
(1)除了图中已有的实验器材外,还需要导线、开关、__________电源(填“交流”或“直流”)和____________(填测量工具)。
(2)实验中小车会受到摩擦阻力的作用,可以使木板适当倾斜来平衡摩擦阻力,则下面关于平衡小车摩擦阻力的操作正确的是______(填字母序号)。
A.小车不拖纸带,能够加速下滑即可;
B.小车不拖纸带,能够匀速下滑即可;
C.打开打点计时器,小车拖着纸带,能够加速下滑即可;
D.打开打点计时器,小车拖着纸带,能够匀速下滑即可。
(3)实验中不可缺少的操作是___________(填字母序号)。
A.测出小车的质量; B.测出橡皮筋的伸长量;
C.用量角器测出长木板的倾角; D.改变橡皮筋条数后将小车从同一位置释放。
(4)下列关于此实验操作的说法中,正确的是________(填字母序号)。
A.实验时要尽量保持木板水平;
B.打点计时器的电源要等到小车开始做匀速运动时才能打开;
C.求小车速度时,应取纸带上点迹均匀的部分;
D.用多条橡皮筋时应适当减小橡皮筋的形变量,以免小车速度过大。
(5)分别用同样的橡皮筋1条、2条、3条……并起来进行第一次、第二次、第三次……实验时,每次实验中橡皮筋拉伸的长度应该保持一致,我们把第一次实验时橡皮筋对小车做的功记为W。由于橡皮筋对小车做功而使小车获得的速度可以由打点计时器和纸带测出,如图所示是其中四次实验打出的纸带。
试根据图中的信息,填写下表:____________、___________(保留三位有效数字)
次 数 | 1 | 2 | 3 | 4 |
橡皮筋对小车的做功 | W | 2W | 3W | 4W |
小车速度v(m/s) | 1.00 | 1.42 |
| 2.00 |
速度的平方v2(m2/s2) | 1.00 | 2.00 |
| 4.00 |
从表中数据可以得到的结论:小车合外力做的功与小车的_________________成正比。