某实验室可利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”。如图,他们将拉力传感器固定在小车上,用不可伸长的轻细线将其通过一个定滑轮与钩码相连,用速度传感器记录小车通
题型:不详难度:来源:
某实验室可利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”。如图,他们将拉力传感器固定在小车上,用不可伸长的轻细线将其通过一个定滑轮与钩码相连,用速度传感器记录小车通过A、B时的速度大小中车中可以放置砝码。
实验主要步骤如下: ①测量小车(包括拉力传感器)的质量M1;把细线的一端固定在拉力传感器上,另一端通过定滑轮与钩码相连;正确连接所需电路; ②将小车停在靠右方的C位置,接通电源后释放小车,小车在细线拉动下运动,记录细线拉力及小车通过A、B时的速度。 ③在小车中增加砝码或 重复②的操作。 (2)下表是他们测得的一组数据,其中M是M1与小车中砝码质量之和,是两个速度传感器记录速度的平方差,可以据此计算出动能变化量△E,F是拉力传感器受到的拉力,W是F在A、B间对小车所作的功。表格中的△E3= ,W3= 。(结果保留三位有效数字) (3)分析下表,在误差范围内你可以得到的结论是 ; 造成误差的原因 。 数据记录表
次数
| M/kg
| /(m/s)2
| △E/J
| F/N
| W/J
| 1
| 0.500
| 0.760
| 0.190
| 0.400
| 0.200
| 2
| 0.500
| 1.65
| 0.413
| 0.840
| 0.420
| 3
| 0.500
| 2.40
| △E1
| 1.220
| W3
| 4
| 1.000
| 2.40
| 1.20
| 2.420
| 1.21
| 5
| 1.000
| 2.84
| 1.42
| 2.860
| 1.43
| |
答案
(1)改变钩码的个数(2)0.600;0.610 (3)拉力F对小车所做的功等于小车和砝码动能的变化;小车在运动过程中克服阻力做功 |
解析
试题分析:小车在钩码的作用下拖动纸带在水平面上做加速运动,通过速度传感器可算出A B两点的速度大小,同时利用拉力传感器测量出拉小车的力,从而由AB长度可求出合力做的功与小车的动能变化关系. 解:(1)改变钩码的个数. (2)由各组数据可见规律 可得△E3=0.600J 观察F-W数据规律可得数值上W3= ="0.610" J (3)结论是拉力F对小车所做的功等于小车和砝码动能的变化;造成误差的原因小车在运动过程中克服阻力做功。 点评:值得注意的是:钩码的重力不等于细线的拉力,同时学会分析实验数据从而得出规律. |
举一反三
以下是一位同学做“探究形变与弹力的关系”的实验。 (1)下列的实验步骤是这位同学准备完成的,请你帮这位同学按操作的先后顺序,用字母排列出来是: 。A.以弹簧伸长量为横坐标,以弹力为纵坐标,描出各组数据(x,F)对应的点,并用平滑的曲线连结起来。 | B.记下弹簧不挂钩码时,其下端在刻度尺上的刻度L0 | C.将铁架台固定于桌子上,并将弹簧的一端系于横梁上,在弹簧附近竖直固定一刻度尺 | D.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个……钩码,并分别记下钩码静止时,弹簧下端所对应的刻度并记录在表格内,然后取下钩码 | E、以弹簧伸长量为自变量,写出弹力与弹簧伸长量的关系式. F、解释函数表达式中常数的物理意义. (2)下表是这位同学探究弹力大小与弹簧伸长量之间的关系所测的几组数据:
弹力(F/N)
| 0.5
| 1.0
| 1.5
| 2.0
| 2.5
| 弹簧原来长度(L0/cm)
| 15
| 15
| 15
| 15
| 15
| 弹簧后来长度(L/cm)
| 16.0
| 17.1
| 18.0
| 18.9
| 20
| 弹簧伸长量(x/cm)
| 1.0
| 2.1
| 3.0
| 3.9
| 5.0
| 据上表的数据在右下图的坐标中作出F-x图线。
②写出曲线的函数表达式。(x用cm作单位): ③函数表达式中常数的物理意义: |
物体在空中下落的过程中,重力做正功,物体的动能越来越大,为了“探究重力做功和物体动能变化间的定量关系”,我们提供了如图的实验装置.
(1)某同学根据所学的知识结合该图设计一个本实验情景的命题: 如图所示,设质量为m(已测定)的小球在重力mg作用下从开始端自由下落,测出小球下落至光电门时发生的_____①_______和通过光电门时的______②______,试探究外力做的功_____③_______ 与小球动能变化量______④______的定量关系.(请在①②空格处填写物理量的名称和对应符号;在③④空格处填写数学表达式.) (2)某同学根据上述命题进行如下操作并测出如下数字.(在计算过程中g取10 m/s2,所有计算结果均保留三位有效数字) ①用天平测定小球的质量为0.50 kg; ②用游标尺测出小球的直径为10.0 mm; ③用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离为80.80 cm; ④电磁铁先通电,让小球________; ⑤________,小球自由下落; ⑥在小球经过光电门时间内,计时装置记下小球经过光电门所用时间为2.50×10-3 s,由此可算得小球经过光电门时的速度为________m/s; ⑦计算得出重力做的功为________ J,小球动能变化量为________J。 (3)试根据在(2)条件下做好本实验的结论:________________________________. |
在“验证机械能守恒定律”的实验中,所用重物的质量为,当地的重力加速度为,打点计时器的打点时间间隔为T。某同学通过实验得到一条如图所示的纸带,纸带上的“0”点是物体刚要下落时打下的点,点“0”和“1”之间还有若干点,点“1”和点“6”之间各点为连续点,各点之间的距离如图所示。从“0”到“5”的过程中物体减小的重力势能的表达式为 ,当打点“5”时物体的速度为 ,这时物体动能的表达式为 。
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某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验,实验装置如 图甲所示,其中两个主要步骤如下:
①用两个弹簧测力计分别钩住绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置O,记下O点的位置,读出并记录两个弹簧测力计的示数; ②只用一个弹簧测力计,通过绳套拉橡皮条使其伸长,读出并记录弹簧测力计的示数,记下细绳的方向,按同一标度作出这个力F′的图示,如图乙所示; (1)以上两步骤均有疏漏,请指出疏漏: 在①中是 在②中是 (2)图乙所示的F与F′两力中,方向一定沿AO方向的是_________ |
下图是某监测系统每隔2.5 s拍摄的,关于火箭发射起始阶段做匀加速运动的一组照片.已知火箭的长度为40 m,用刻度尺测量照片上的长度关系,结果如图所示.则可求出火箭的加速度大小a = m/s2,火箭在照片中第2个像所对应时刻的瞬时速度大小u = m/s.
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