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如图1所示的实验装置

发布时间:2022-02-21 20:05:22

㈠ (1)如图1所示的实验装置,可用于探究力对静止物体做功与物体获得的速度的关系. ①选用同样的橡皮筋,

(1)①橡皮筋伸长量按倍数增加时,功并不简单地按倍数增加,变力功一时无法确切测算.因此我们要设法回避求变力做功的具体数值,可以用一根橡皮筋做功记为W,用两根橡皮筋做功记为2W,用三根橡皮筋做功记为3W…,从而回避了直接求功的困难.
②小车运动中会受到阻力,要使拉力等于合力,必须使重力的下滑分量平衡摩擦力,摩擦力包括纸带受到的摩擦和长木板的摩擦;
在实验中应如何操作以消除这种影响应使木板适当倾斜,直到在无橡皮筋时木板能够匀速下滑.
(2)①利用匀变速直线运动的推论
vB=

xAC
tAC
=
23.23?15.55
2×0.02
×10-2=1.92m/s
EkB=
1
2
mvB2=
1
2
×2×(1.92)2 J=3.69J
动能增加量△Ek=EkB-0=3.69J
重力势能减小量△Ep=mgh=2.0×9.8×0.1920J=3.76 J.
②重物重力势能减少量总是大于动能增加量,原因是下落过程中需克服(限位孔对纸带的阻力及空气)阻力做功.
③利用
1
2
v2-h图线处理数据,从理论角度物体自由下落过程中机械能守恒可以得出:
mgh=
1
2
mv2,即
1
2
v2=gh
所以以
1
2
v2为纵轴,以h为横轴画出的图线应是过原点的倾斜直线,也就是图中的C.
④根据mgh=
1
2
mv22-
1
2
mv12可知,可以利用A点之后的纸带验证机械能守恒,即能实现.
故答案为:(1)①3W;②将木板的一段垫高,使其倾斜,直到在无橡皮筋时木板能够匀速下滑;
(2)①1.92;3.69;3.76;在误差允许范围内,重物机械能守恒;②纸带与打点计时器限位孔之间的摩擦力做功;③C;④能.

㈡ (1)如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律,实验所用的电源为学生电源,输出电压为6V的交流电和直流电

(1)B、应将打点计时器接到电源的交流输出端上,故B操作不恰当;
C、因为我们是比较mgh、

1
2
mv2的大小关系,故m可约去比较,不需要用天平.故C没有必要;
D、开始记录时,应先给打点计时器通电打点,然后再释放重锤,让它带着纸带一同落下,如果先放开纸带让重锤下落,再接通打点计时时器的电源,由于重物运动较快,不利于数据的采集和处理,会对实验产生较大的误差.故D操作不恰当;
故选:BCD.
(2)①实验要验证动能增加量和总功是否相等,故需要求出总功和动能,故还要天平和刻度尺;
②沙和沙桶加速下滑,处于失重状态,其对细线的拉力小于重力,设拉力为T,根据牛顿第二定律,有
对沙和沙桶,有 mg-T=ma
对小车,有 T=Ma
解得
T=
M
M+m
mg
故当M>>m时,有T≈mg
小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力,要使拉力等于合力,则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力,故可以将长木板的一段垫高;
故答案为:沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量,平衡摩擦力;
③滑块动能的变化量为
1
2
M
v
2

㈢ 用如图1所示的实验装置验证m1、m2组成的系统机械能守恒.m2从高处由静止开始下落,m1上拖着的纸带打出一

(1)利用匀变速直线运动的推论有:
v5=

x46
t46
=
0.216+0.264
2×0.1
=2.4m/s;
(2)系统动能的增量为:△EK=Ek5-0=
1
2
(m1+m2)v52=
1
2
×(0.05+0.15)×2.42=0.58 J.
系统重力势能减内小量为:△Ep=(m2-m1)gh=0.1×9.8×0.6000m J=0.59 J
在误差允许的范围内,m1、m2组成的系统机械能守恒
(3)由于△EK=Ek5-0=
1
2
(m1+m2)v52=△Ep=(m2-m1)gh
由于(m1+m2)=2(m2-m1
所以得到:
1
2
v2=
g
2
h
所以
1
2
v2-h图象的斜率k=
g
2
=9.7m/s2
故答案为:(1)2.4;(容2)0.58、0.59;(3)9.7.

㈣ 实验题用如图1所示的实验装置验证牛顿第二定律.(1)完成平衡摩擦力的相关内容:(i)取下砂桶,把木板

(1)(i)平衡摩擦力时,取下砂桶,把木板不带滑轮的一端垫高,接通打点计时器电源,轻推小车,若小车拖着纸带做匀速直线运动,则摩擦力得到平衡.
(ii)从纸带上看出,相等时间内位移越来越大,知小车做加速运动,需减小木板的倾角,直至小车做匀速直线运动,当纸带上打出的点迹间隔均匀,说明小车做匀速直线运动.
(2)每打5个点取一个计数点,所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s,
小车通过C点的速度vC=

xBD
2T
L3?L1
2T
0.2787?0.0307
0.2
=1.24m/s.
根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小,
得:xCD-xAB=2a1T2
xDE-xBC=2a2T2
为了更加准确的求解加速度,我们对三个加速度取平均值
得:a=
1
2
(a1+a2
解得:a=6.22m/s2
(3)平衡摩擦力后,小车受到的合力为mg,合外力的功等于动能的变化,因此需要验证的表达式为:mgL=
1
2
(M+m)vD2-
1
2
(M+m)vB2
(4)A、橡皮筋拉小车时的作用力是变力,我们不能求变力做功问题,但选用相同的橡皮筋,且伸长量都一样时,橡皮条数的关系就是做功多少的关系,因此,可以不需求出变力功的大小,就知道功的关系.所以A正确,B错误;
C、当橡皮筋做功完毕小车应获得最大速度,由于平衡了摩擦力所以小车以后要做匀速运动,相邻两点间的距离基本相同.所以计算小车速度应该选择相邻距离基本相同的若干个点作为小车的匀速运动阶段,用这些点计算小车的速度.故C正确,D错误.
E、小车下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力,要使拉力等于合力,则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力,故可以将长木板的一段垫高平衡小车所受的摩擦力,故E正确.
故选:ACE
故答案为:(1)(i)轻轻推动;(ii)减小;间隔均匀;
(2)1.24,6.22;(3)mgL=
1
2
(M+m)vD2-
1
2
(M+m)vB2;(4)ACE

㈤ 用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律.实验所用的电源为学生电源,输出电压为6V的交流电和直流电两

(1)①打点计时器使用的是交流电源,故B中将打点计时器接到电源的“直流输出”上错误,应该使用交流电源;
C、实验时,应先接通打点计时器电源后释放重物,由于重物运动较快,可能会使打出来的点很少,不利于数据的采集和处理.
(2)重力势能减小量等于:△Ep=mgh=0.300×9.8×(0.0442+0.0480)J=0.271J.
在匀变速直线运动中,时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度,因此有:
vB=

0.0403+0.0442
2×0.02
=2.1125m/s
vD=
0.0480+0.0518
2×0.02
=2.495m/s
EkB=
1
2
mvB2,EkD=
1
2
mvD2
△Ek=EkD-EkB=0.264J;
(2)在该实验中,由于摩擦力、空气阻力等阻力的存在,重锤减小的重力势能总是稍稍大于重锤动能的增加量;若重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加量,
故答案为:(1)①B改为交流;②C改为先接通电源再释放纸带
(2)0.271J;0.264J
(3)大于;实验过程中存在摩擦阻力.

㈥ 如图1所示的实验装置,光滑斜面上高为h的A处有一个小球自静止起滚下,抵达水平面时,立即遇到一系列条形

(1)根据表一中的实验数据在坐标系内描出对应点,然后根据描出版的点作出m-x图象如图(权a)所示,
根据表二中的实验数据在坐标系内描出对应点,然后根据描出的点作出h-x图象如图(b)所示,

(2)由m-x关系图读出:当m=0.20kg时,x=0.20m,再由h-x的关系图读出:当x=0.20m时,h=0.10m;
故答案为:(1)图象如图所示;(2)0.10m.

㈦ 某同学用如图1所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”.弹簧测力计A挂于固定点P,下端用细线挂一重

(1)A、实验通过作出三个力的图示,来验证“力的平行四边形定则”,因此重物的重力必须要知道.故A项需要;
B、弹簧测力计是测出力的大小,所以要准确必须在测之前校零.故B项也需要;
C、拉线方向必须与木板平面平行,这样才确保力的大小准确性.故C项也需要;
D、当结点O位置确定时,弹簧测力计A的示数也确定,由于重物的重力已确定,两力大小与方向均一定,因此弹簧测力计B的大小与方向也一定,所以不需要改变拉力多次实验.故D项不需要.
故选D.
(2)F1与F2合成的理论值是通过平行四边形定则算出的值,而实际值是单独一个力拉O点的时的值,因此F0是F1与F2合成的理论值,F是F1与F2合成的实际值.
故答案为:(1)D;(2)F

㈧ 用如图1所示的实验装置验证m 1 、m 2 组成的系统机械能守恒.m 2 从高处由静止开始下落,m 1 上拖着的纸

(1)根据在匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度大小等于该过程中的平均速度,可知打第5个点时的速度为:
v 5 =
x 46
2T
=
0.2160+0.2640
2×0.1
=2.4m/s;
(2)物体的初速度为零,所以动能的增加量为:△E k =
1
2
mv
25
-0=
1
2
×(0.05+0.15)×2. 4 2 =0.576J;
重力势能的减小量等于物体重力做功,故:△E P =W=mgh=(0.05+0.15)×9.8×0.216=0.588J;
由此可知动能的增加量和势能的减小量基本相等,因此在误差允许的范围内,m 1 、m 2 组成的系统机械能守恒.
(4)本题中根据机械能守恒可知,mgh=
1
2
mv 2 ,即有:
1
2
v 2 =gh,所以出
1
2
v 2 -h图象中图象的斜率表示重力加速度,
由图可知,斜率k=9.7,故当地的实际重力加速度g=9.7m/s 2
故答案为:(1)2.40;(2)0.576;0.588;在误差允许的范围内,m 1 、m 2 组成的系统机械能守恒;(3)9.7.

㈨ 如图1所示的实验装置是“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验(1)在水平桌面上用弹簧测力计______

(1)用弹簧测力计水平向左拉动木块,使其作匀速直线运动时,则木块水平方向上受到拉力和滑动摩擦力的作用,这两个力平衡力,根据二力平衡条件,滑动摩擦力大小等于拉力大小.弹簧测力计的每一个大格代表1N,每一个小格代表0.1N,所以f=F=2.8N;
A、运用的是转换法,通过扩散实验研究分子运动;
B、探究串联电路中总电阻与分电阻的关系时,运用的是等效替代法;
(2)在研究滑动摩擦力大小是否与接触面积的大小有关时,应该控制压力和接触面的粗糙程度相同,实验中将长方体木块沿竖直方向锯掉一半,接触面积减小一半,同时压力也会减小一半,所以无法探究滑动摩擦力大小是否与接触面积的大小有关;
(3)当用F=4.3牛的水平拉力拉静止的木块时,由图2乙可知木块静止,所以木块所受的拉力与静止木块所受的摩擦力平衡,所以f=F=4.3N.
在研究摩擦力大小与所受压力关系时,拉动物体做匀速直线运动,所以摩擦力与拉力是一对平衡力,因此f=F.
从表格中数据可以看出,拉力与压力大小的比值不变,即摩擦力与所受压力的比值是0.4.
所以摩擦力大小与接触面受到压力之间的关系是f=0.4FN
故答案为:(1)水平;匀速;二力平衡;2.8;A;(2)错误;没有控制压力不变;(3)4.3;0.4FN

㈩ 用如图1所示的实验装置进行“探究加速度与力、质量的关系”实验,请完成以下内容.(1)电火花打点计时器

(1、2)电火花计时抄器都是使用交流电源的计时仪器,当电源的频率为50Hz时,它每隔0.02s打一次点.
(3)在研究物体的“加速度、作用力和质量”三个物理量的关系时,由于变量较多,因此采用了“控制变量法”进行研究,分别控制一个物理量不变,看另外两个物理量之间的关系,故ABD错误,C正确.
故选:C.
(4)根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小,得:a=

s2?s1
T2

(5)根据a-F图象及a-
1
m
图线都是一条倾斜的直线可知,加速度a跟合力F成正比,根据质量m成反比.
故答案为:
(1)交流;(2)0.02;(3)C;(4)
s2?s1
T2
;(5)正,反.

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