光电计时器是一种研究物体运动情况的常用计时仪器,其结构如图1所示,a、b分别是光电门的激光发射和接收装置,当有物体从a、b间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间,利用光电计时器来探究合外力做功与动能变化的关系. 如图2所示,水平面O点左侧是光滑平面,右侧是粗糙平面,弹簧的左端固定在竖直的墙壁上,弹簧处于自然长度时右端恰好在O点,在O点固定光电门可以测出木块通过O点的时间,木块与弹簧不相连.现用木块将弹簧压缩一段距离,然后由静止释放,将弹簧压缩的长度x、木块通过光电门的时间t、木块在粗糙水平面上滑行的距离s记入表中.
实验序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 压缩量x/cm | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 | 时间t/s | 0.100 | 0.067 | 0.050 | 0.040 | 0.033 | 0.029 | 距离s/m | 0.50 | 1.13 | 2.00 | 3.12 | 4.50 | 6.13 |
答案
(1)利用木板通过光电门的平均速度来代替瞬时速度,因此有: v0= 故答案为:. (2)根据运动学公式得:v2=2as,得:=2as. 因此木块在粗糙水平面上滑动的距离s和木块通过光电门的时间t关系应是:s∝t-2. 根据表格中数据,得出s与t-2的关系图象为:
(3)利用描点法画出图象如下所示:
图象为过原点的直线,因此s∝x2. 故答案为:x2. (4)根据功能关系可知,弹簧的弹性势能与弹簧压缩量的关系应是EP∝x2. 故答案为:x2. |
举一反三
利用打点计时器验证自由落体机械能守恒时,下列器材中不必要的是( )A.重物 | B.天平 | C.纸带 | D.低压电源 | 在验证机械能守恒定律的实验中,已知电源的频率为50Hz,g=10m/s2,测出所用重物的质量m=1.00kg,实验中得到一条点迹清晰的纸带,并把第一个点记作O(速度为零),另选纸带上连续的4个点A、B、C、D作为测量点,经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99cm、70.18cm、77.76cm、85.78cm,根据以上数据,可知重物由O点运动到C点,重力势能的减少量为______J,动能的增加量为______J(取3位有效数字). | 在验证机械能守恒定律的实验中: (1)除打点计时器、电源、重锤、纸带以外,在下面的测量仪器中,必需使用的是______. A.天平 B.弹簧秤 C.刻度尺 D.秒表 (2)如果以v2/2为纵轴,以h为横轴,由实验数据描出的v2/2-h图线是一条通过原点的直线,那么该直线的斜率等于______. (3)如果所打的纸带,前几个点不清晰,其它点清晰,试说明用这样的纸带怎样验证机械能守恒定律______. | 某同学在做“验证机械能守恒定律”的实验时,有如下步骤: A.固定好打点计时器,让连有重物的纸带穿过限位孔,用手提纸带的另一端,使重物静止在靠近打点计时器的地方 B.松开纸带,让重物自由下落,然后接通电源,打点计时器就在纸带上打下一系列小点.如此重复做几次 C.取下纸带,挑选第1、2两点间的距离接近2mm并且点迹清晰的纸带进行分析 D.记下第一点的位置O,并选取几个计数点.利用公式vn=计算物体在相应计数点时的瞬时速度;利用公式h=gt2求出物体运动到相应计数点时下降的高度 E.用天平称出重物的质量,根据mgh=mv2进行验证 在上述步骤中,多余的是______,有错误的是______.(填写相应的字母代号) | 在利用自由落体来验证机械能守恒定律的实验中,所用的打点计时器的交流电源的频率为50Hz,每4个点之间的时间间隔为一个计时单位,计为T,每一次测量中,(用直尺)依次测量并记录下第4点,第7点,第10点,第13点及模糊不清的第1点的位置.用这些数据算出各点到模糊的第1点的距离分别为d1=1.80cm,d2=7.10cm,d3=15.80cm,d4=28.10cm,要求由上述数据求出落体通过第7点,第10点相应位置时的即使速度v1,v2.(第1点并非就是起始点)v1,v2的计算公式分别是:v1=______ v2=______.数值大小分别是:v1=______ v2=______. |
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