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运动和力有关的实验装置图

发布时间:2022-08-25 07:29:28

⑴ 图甲是用来探究加速度和力之间关系的实验装置示意图,图乙是其俯视图。两个质量相等的小车,放在光滑水平

BD BC

⑵ “用DIS研究加速度与力的关系”的实验装置如图(a)所示.实验中通过增加钩码的数量,多次测量,可得小车

(1)由图象可知,当F=0时,a≠0.也就是说当绳子上没有拉力时小车就有加回速度,该同学实验操作中答平衡摩擦力过大,即倾角过大,平衡摩擦力时木板的右端垫得过高.
所以图线①是在轨道右侧抬高成为斜面情况下得到的.
(2)图线②是在轨道水平时做的实验,由图象可知:当拉力等于0.5N时,加速度恰好为零,即刚好拉动小车,此时f=F=1N,
根据F=ma得a-F图象的斜率k=

1
m
,由a-F图象得图象斜率k=
6?3
1
=3,所以m=
1
3
kg,则
μ=
f
mg
1
1
3
×10
=0.3;
(3)随着钩码的数量增大到一定程度时图(b)的图线明显偏离直线,造成此误差的主要原因是所挂钩码的总质量太大,而我们把用钩码所受重力作为小车所受的拉力,所以消除此误差可采取的简便且有效的措施应该测量出小车所受的拉力,即在钩码与细绳之间放置一力传感器,得到力F的数值,在作出小车运动的加速度a和力传感器读数F的关系图象,或减少实验中所挂钩码的质量,使其应远小于小车的总质量,故BD正确.
故选:BD.
故答案为:(1)①;(2)0.3;(3)BD;

⑶ 如图是探究“阻力对物体运动的影响”的实验装置示意图,实验中该同学先手三次将同一木块放在同一斜面上的

(1)木块运动的距离长短不仅与木块受到的摩擦力有关,还与物体的初始速度有关,因此在研究摩擦力对其运动距离的影响时,要控制木块的速度相同,即要用到控制变量法.由于用不同的力推木块,导致了木块的初始速度不同.故这种操作是错误的.
(2)木块对接触面的压力不变,随着接触面的改变,发现接触面越来越光滑,摩擦力越来越小;
(3)物体由于在运动过程中,受到的摩擦力不可能为零,故不能保持平衡状态,所以不会出现木块做匀速直线运动的现象.
(4)根据匀速直线运动的定义可知:当物体的速度不变,经过的路线是直线的运动即为匀速直线运动.
(5)若木块下滑到底部是速度过小,可使斜面倾斜程度大些或换用小车进行实验.
故答案为:(1)分别用不同的力推了一下木块;(2)减小;压力不变,表面的粗糙程度变小;(3)匀速直线运动;(4)匀速直线运动;(5)使斜面倾斜程度大些或换用小车进行实验.

⑷ 是探究滑动摩擦力大小与什么因素有关的实验装置图(

(1)匀速拉动弹簧测力计时,木块做匀速直线运动,处于平衡状态,滑动内摩擦力与弹簧测力计示数相等容,

根据弹簧测力计示数可以求出滑动摩擦力大小,该实验原理是:二力平衡.

(2)由图(a)与图(c)可知,压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大;

由此可见:在压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大.

故答案为:(1)匀速;二力平衡;(2)在压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大.

⑸ 用如图所示的实验装置研究运动和力的关系.(1)每次都让小车从同一个斜面的同一位置由静止开始下滑,是

(1)根据控制变量法的思想;让小车从同一个斜面的同一高度位置专由静止开始滑下,是属为了使小车滑到斜面底端时具有相同速度;
(2)观察图中三次实验,小车在水平面上受到的摩擦力大小不同,这说明小车受到摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关;
(3)对比三幅图,不难看出:水平面越光滑,小车受到的摩擦力越小,速度减小的越慢,小车运动的距离越远;
(4)在此实验的基础上进行合理的推理,可以得出:运动物体不受外力时,总保持静止状态或匀速直线运动状态,这就是著名的牛顿第一定律;
故答案为:(1)速度;(2)粗糙程度;(3)小;远;(4)匀速直线运动;牛顿第一定律.

⑹ 如图甲是探究“阻力对物体运动的影响”的实验装置,图乙是探究“物体的动能与质量关系”的实验装置.(1


(1)甲、乙实验中物体运动时,都受到摩擦阻力的作用,因为会有一部分内机械能转化容为内能;
(2)图乙让不同钢球从同一高度滚下(速度相同),发现钢球的质量越大、木块被撞击的越远,说明物体的速度一定时,质量越大,动能越大;
(3)甲实验中,如果水平面越来越光滑,则小车运动的距离就会越来越远,可以推理出:如果运动的物体不受力,它将以恒定不变的速度一直运动下去;两实验中,都控制物体从同一高度自由下滑,是为了保证物体到水平面时的初速度相同,这样才符合控制变量法的研究要求.
故答案为:(1)相同;(2)运动的物体不受外力作用时,将保持匀速直线运动状态;(3)B.

⑺ 用图所示的实验装置研究运动和力的关系.(1)每次都让小车从同一个斜面的______由静止开始滑下,是为了

(1)为研究运动和力的关系,应采用控制变量法的思想;为了使小车在刚滑到斜面底端时具有的速度相同,就必须让小车在斜面的同一高度滑下;
(2)接触面的粗糙程度决定了小车受到的阻力大小;水平面越光滑,摩擦力就越小;阻力越小,改变其运动状态用的时间就越长,小车运动越远;
(3)根据实验现象进行科学的推理,是物理上常用的方法;如果没有了摩擦阻力,小车的运动状态就不会改变,即做匀速直线运动;
故答案为:(1)同一高度;(2)小、远;(3)做匀速直线运动.

⑻ 与力有关的科学实验

重力加速度测量的十种方法

方法一、用弹簧秤和已知质量的钩码测量
将已知质量为m的钩码挂在弹簧秤下,平衡后,读数为G.利用公式G=mg得g=G/m.
方法二、用滴水法测重力加速度
调节水龙头阀门,使水滴按相等时间滴下,用秒表测出n个(n取50—100)水滴所用时间t,则每两水滴相隔时间为t′=t/n,用米尺测出水滴下落距离h,由公式h=gt′2/2可得g=2hn2/t2.
方法三、用单摆测量(见高中物理学生实验)
方法四、用圆锥摆测量.所用仪器为:米尺、秒表、单摆.
使单摆的摆锤在水平面内作匀速圆周运动,用直尺测量出h(见图1),用秒表测出摆球n转所用的时间t,则摆球角速度ω=2πn/t

摆球作匀速圆周运动的向心力F=mgtgθ,而tgθ=r/h所以mgtgθ=mω2r由以上几式得:
g=4π2n2h/t2.
将所测的n、t、h代入即可求得g值.
方法五、用斜槽测量,所用仪器为:斜槽、米尺、秒表、小钢球.

按图2所示装置好仪器,使小钢球从距斜槽底H处滚下,钢球从水平槽底末端以速度v作平抛运动,落在水平槽末端距其垂足为H′的水平地面上,垂足与落地点的水平距离为S,用秒表测出经H′所用的时间t,用米尺测出S,则钢球作平抛运动的初速度v=S/t.不考虑摩擦,则小球在斜槽上运动时,由机械能守恒定律得:mgH=mv2/2.所以g=v2/2H=S2/2Ht2,将所测代入即可求得g值.
方法六、用打点计时器测量.所用仪器为:打点计时器、直尺、带钱夹的铁架台、纸带、夹子、重物、学生电源等.
将仪器按图3装置好,使重锤作自由落体运动.选择理想纸带,找出起始点0,数出时间为t的P点,用米尺测出OP的距离为h,其中t=0.02秒×两点间隔数.由公式h=gt2/2得g=2h/t2,将所测代入即可求得g.

方法七、如图4,标有刻度的粗细均匀的U型管装有适量的水固定在小车上,用不计质量的弹簧秤拉着小车在光滑水平面上作匀加速运动,弹簧秤读数为F,用天平测出整个小车装置的质量为M,小车运动时两液面高度差为Δh,U型管两管相距为L.
设U型管水平部分横截面积为S,则这段液体质量为m=ρ·S·L,ρ为水的密度.整个系统以加速度a=F/M沿水平方向运动,作用在该段水的合作力应为F=ma=ρ·S·LF/M.这个合外力由两臂液柱的压力差提供,即F=ρ·g·S·Δh.所以ρ·g·S·Δh=ρ·S·LF/M.由此可得:g=F·L/M·Δh,将所测F、L、M、Δh代入可求得g值.
方法八、将方法七中的U型管换成有刻度的玻璃缸(如图5)内径为D,其它条件不变,水与小车一起作匀加速运动时,液面上下高差为Δh,这时测力计的读数为F,整套装置质量为M,加速度a=F/M.

在液体斜面上取一微小体积元,设其质量为m,所受重力为mg,它还受到下面液体给予的支持力N,这两个力的合力是产生加速度a的合力,即mg·tgα=ma.又tgα=Δh/D,所以g=F·D/M·Δh,将所测D、F、M、Δh代入即可求g.


方法九、在小车上固定一个“⊥”形支架,上面装有量角器.量角器的圆心处挂有一重锤线,如图6所示.用天平测出整套装置的质量M,测力计质量不计,用测力计拉着小车在光滑的水平面上作匀加速运动时,测力计读数为F,重锤线与竖直方向夹角为α,整套装置的加速度为a=F/M,摆球受重力mg和绳子张力T,其合力产生加速度a.即mgtgα=ma,∴g=a/tgα=F/Mtgα.将所测F、M、α代入即可求得g.
方法十、取半径为R的玻璃杯,内装适当的液体,固定在旋转台上.旋转台绕其对称轴以角速度ω匀速旋转,这时液体相对于玻璃杯的形状为旋转抛物面(如图7).

重力加速度的计算公式推导如下:
取液面上任一液元A,它距转轴为x,质量为m,受重力mg、弹力N.由动力学知:
Ncosα-mg=0 (1)
Nsinα=mω2x (2)
两式相比得tgα=ω2x/g,又 tgα=dy/dx,∴dy=ω2xdx/g,
∴y/x=ω2x/2g. ∴ g=ω2x2/2y.
.将某点对于对称轴和垂直于对称轴最低点的直角坐标系的坐标x、y测出,将转台转速ω代入即可求得g.
以上测量重力加速度的方法,有的是粗略的,有的是较精确的,有的是可以实际做的,有的是不能做但原理上是合理的“理想实验”.这些方法多数是力学知识的综合运用,有利于培养学生创造性思维和发散性思维.本文的目的是使学生开拓视野,起到“思维训练性实验”课的作用.

⑼ 图(a)是“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置示意图.重力加速度取g.(1)为了平衡小车受到的阻

(1)将不带滑轮的木板右端适当垫高,在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动,以使小车的重力沿斜面分力和摩擦力抵消,那么小车的合力就是绳子的拉力.故选C.
(2)根据牛顿第二定律得:
对m:mg-F =ma
对M:F =Ma
解得:F =
mMg
m+M
=
mg
1+
m
M

当m<<M时,即当细砂和小桶的总重力要远小于小车的重力,绳子的拉力近似等于细砂和小桶的总重力.
该实验的原理是,在平衡小车受到的阻力后,认为小车受到的合外力是mg,其值与真实值相比偏小,小车受到合外力的真实值为
mMg
m+M

(3)s 12 =2.60-1.00cm=1.60cm.
计数点4的速度等于3、5两点间的平均速度,v 4 =
x 35
t 35
m/s=0.31m/s.
根据△x=aT 2 得,a=
△x
T 2
=0.60m/s 2
(4)保持细砂和砂桶的质量不变,改变小车的质量M,分别得到小车的加速度a与其对应的质量M,处理数据的恰当方法是作a-
1
M

(5)从图象上可以看出:F从0开始增加,砂和砂桶的质量远小于车的质量,慢慢的砂和砂桶的重力在增加,那么在后面砂和砂桶的质量就没有远小于车的质量呢,那么绳子的拉力与砂和砂桶的总重力就相大呢.
所以偏离了原来的直线,其主要原因是砂和砂桶的质量没有远小于车的质量.
从上图中发现直线没过原点,当F≠0时,a=0.也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还为0,说明小车的摩擦力与绳子的拉力抵消呢.图(d)中的图线不通过原点,其主要原因是木板的倾角过小.
图(e)中的图线不通过原点,其主要原因是木板的倾角过大
故答案为:(1)右
(2)远小于,mg,偏小,
mMg
m+M

(3)1.60,0.31,0.60
(4)a-
1
M

(5)砂和砂桶的质量没有远小于车的质量.
木板的倾角过小.
木板的倾角过大.

⑽ (1)图1是“测量水平运动物体所受的滑动摩擦力”的实验装置图;实验时在水平桌面上用弹簧测力计水平向左

(1)用弹簧测力计水平向左拉动一个长方体木块,使其作匀速直线运动,所以拉力和摩擦回力是答一对平衡力,摩擦力大小等于拉力.
由图知,测力计的分度值为0.1N,所以其示数为2.8N.由二力平衡条件得,摩擦力也为2.8N.
(2)①李丽同学提出“滑动摩擦力大小可能与接触面的粗糙程度有关”,所以需控制压力大小这个变量,改变接触面的粗糙程度,甲丙两图中压力相同,接触面的粗糙程度不同,所以应选择甲丙两图进行实验.
②根据表格中数据进行描点,并用平滑的曲线连接起来.如图所示:

由图象知,接触面的粗糙程度相同,摩擦力与压力大小成正比.
故答案为:(1)二力平衡;2.8;(2)①甲、丙;②见上图;成正比;

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