某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实验:在小车A的前端粘有橡皮泥,推动小车A使之做匀速运动.然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体,继续做匀速运动,他设计的具体装置如图所示.在小车A后连着纸带,电磁打点计时器电源频率为50Hz,长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力.
(1)若已得到打点纸带如图所示,并将测得的各计数点间距离标在图上,A点是运动起始的第一点,则应选 段来计算A的碰前速度,应选_ __段来计算A和B碰后的共同速度(以上两格填“AB’’或“BC"或“CD"或"DE”).
(2)已测得小车A的质量m1=0.40kg,小车B的质量m2=0.20kg,由以上测量结果可得:碰前mAv++mBv。= kg·m/s;碰后mAvA,+mBvB,= kg·m/s.并比较碰撞前后两个小车质量与速度的乘积之和是否相等.
如图所示,气垫导轨是常用的一种实验仪器.它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫,使滑块悬浮在导轨上,滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦.我们可以用带竖直挡板C、D的气垫导轨以及滑块A、B来验证动量守恒定律,实验装置如图所示(弹簧的长度忽略不计),采用的实验步骤如下:
(a)用天平分别测出滑块A、B的质量mA,mB
(b)调整气垫导轨,使导轨处于水平.
(c)在滑块A、滑块B间放入一个被压缩的轻弹簧,用电动卡销锁定,静止放置在气垫导轨上.
(d)用刻度尺测出滑块A的左端至板C的距离L1.
(e)按下电钮放开卡销,同时使分别记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作.当滑块A、B分别碰撞挡板C、D时停止计时,记下滑块A、B分别到达挡板C、D的运动时间t1和t2。
(1) 实验中还应测量的物理量是。
(2) 利用上述测量的实验数据,验证动量守恒定律的表达式是。
在做”用油膜法估测分子的大小”的实验中,实验简要步骤如下:
A.根据油酸酒精溶液的浓度,算出一滴溶液中纯油酸的体积V. |
B.用浅盘装入约2 cm深的水. |
C.将一滴油酸酒精溶液滴在水面上,待油酸薄膜的形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上. |
D.将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,数出轮廓内的方格数(不足半个的舍去,多于半个的算一个),再根据方格的边长求出油膜的面积S. |
E.用公式求出薄膜厚度,即油酸分子的大小.
上述步骤中有步骤遗漏或步骤不完全,请指出: (1)
(2)
某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”,如图16,他们将拉力传感器固定在小车上,用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连,用拉力传感器记录小车受到拉力的大小。在水平桌面上相距50.0cm的A、B两点各安装一个速度传感器记录小车通过A、B时的速度大小。小车中可以放置砝码。
(1)实验主要步骤如下:
①测量小车和拉力传感器的总质量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C点,然后释放小车,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
钩码的质量和小车的质量
C、钩码的质量及小车通过A、B时的速度
D、小车的质量和细线的长度
③在小车中增加砝码,或减少砝码,重复②的操作。
(2)表1是他们测得的一组数据,其中M是M1与小车中砝码质量m之和,|v22-v21| 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间所作的功。表格中△E3=__________,W3=________.(结果保留三位有效数字)
表1 数据记录表
次数 |
M/kg |
|v22-v21| /(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 |
△E3 |
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 |
(3)根据表1提供的数据,请在方格纸上作出△E-W图线
为探究物体在下落过程中机械能是否守恒,某同学采用实验装置如图甲所示.
(1)其设计方案如下:让质量为m的立方体小铁块从开始端自由下落,开始端至光电门的高度差为h,则此过程中小铁块重力势能的减少量为 ;测出小铁块通过光电门时的速度v,则此过程中小铁块动能增加量为;比较这两个量之间的关系就可得出此过程中机械能是否守恒.(已知当地重力加速度大小为g)
(2)具体操作步骤如下:
A.用天平测定小铁块的质量m;
B.用游标卡尺测出立方体小铁块的边长d;
C.用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离h();
D.电磁铁先通电(电源未画出),让小铁块吸在开始端;
E.断开电源,让小铁块自由下落;
F.计时装置记录小铁块经过光电门所用时间为t,计算出相应速度v;
G.改变光电门的位置,重复C、D、E、F等步骤,得到七组(hi,)数据;
H.将七组数据在坐标系中找到对应的坐标点,拟合得到如图乙所示直线.
上述操作中有一步骤可以省略,你认为是(填步骤前的字母);计算小铁块经过光电门的速度表达式v=.
(3)若图线满足条件,则可判断小铁块在下落过程中机械能守恒.
用如图(甲)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种,重锤从高处由静止开始落下,重锤从拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点,对纸带上的点的痕迹进行测量,即可验证机械能定恒定律。
(1)下面列举了该实验的几个操作步骤:
A.按照图示的装置安装器件;
B.将打点计时器接到电源的直流输出端上;
C.用天平测量出重锤的质量;
D.调整错误后,再接通电源开关,释放悬挂纸带的夹子,打出一条纸带;
E.测量打出的纸带上某些点之间的距离;
F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能.
指出其中没有必要进行的步骤是 ▲;操作错误的步骤是 ▲。
(2)如图(乙)所示,根据打出的纸带,选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E,测出A点距起始点O的距离为s0,点A、C间的距离为s1,点C、E间的距离为s2,使用交流电的频率为f,已知重锤的质量为m,当地的重力加速度为g,则起始点O到打下C点的过程中,重锤重力势能的减少量为△EP= ▲,重锤动能的增加量为△EK= ▲。利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值,则根据这些条件和数据计算重锤下落的加速度a的表达式:a= ▲。