某同学用如图所示的实验装置探究小车动能变化与合外力对它所做功的关系。图中A为小车,连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B的限位孔,它们均置于水平放置的一端带有定滑轮的足够长的木板上,C为弹簧测力计,不计绳与滑轮的摩擦。实验时,先接通电源再松开小车,打点计时器在纸带上打下一系列点。
⑴ 该同学在一条比较理想的纸带上,从点迹清楚的某点开始记为O点,顺次选取5个点,分别测量这5个点到O之间的距离,并计算出它们与O点之间的速度平方差△v2(△v2=v2-v02),填入下表:
点迹 |
s/cm |
△v2/m2·s-2 |
O |
/ |
/ |
1 |
1.60 |
0.04 |
2 |
3.60 |
0.09 |
3 |
6.00 |
0.15 |
4 |
7.00 |
0.18 |
5 |
9.20 |
0.23 |
请以△v2为纵坐标,以s为横坐标在方格纸中作出△v2—s图象.若测出小车质量为0.2kg,结合图象可求得小车所受合外力的大小为F = N
⑵ 若该同学通过计算发现小车所受合外力小于测力计读数,明显超出实验误差的正常范围.你认为主要原因 是 ,实验操作中改进的措施 。
如图甲所示,是某同学验证动能定理的实验装置.其步骤如下:
a.易拉罐内盛上适量细沙,用轻绳通过滑轮连接在小车上,小车连接纸带.合理调整木板倾角,让小车沿木板匀速下滑.
b.取下轻绳和易拉罐,测出易拉罐和细沙的质量m及小车质量M.
c.取下细绳和易拉罐后,换一条纸带,让小车由静止释放,打出的纸带如图乙(中间部分未画出),O为打下的第一点.已知打点计时器的打点频率为f,重力加速度为g.
(1)步骤c中小车所受的合外力为.
(2)为验证从O→C过程中小车合外力做功与小车动能变化的关系,测出BD间的距离为x0,OC间距离为x1,则C点的速度为.需要验证的关系式为(用所测物理量的符号表示).
某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律.频闪仪每隔0.05s闪光一次,图中所标数据为实际距离,该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表(当地重力加速度g取9.8m/s2,小球质量m=0.200kg,结果均保留三位有效数字):
时刻 |
t2 |
t3 |
t4 |
t5 |
速度(m/s) |
5.59 |
5.08 |
4.58 |
(1)由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5=m/s.
(2)从t2到t5时间内,重力势能增加量ΔEp=J,动能减少量ΔEk=J.
(3)在误差允许的范围内,若ΔEp与ΔEk近似相等,从而验证了机械能守恒定律.由上述计算得ΔEp不完全等于ΔEk,造成这种结果的主要原因是.
某同学在学完“力的合成”后,想在家里做实验验证力的平行四边形定则.他从学校的实验室里借来两个弹簧秤,按如下步骤进行实验.
A.在墙上贴一张白纸用来记录弹簧秤弹力的大小和方向 |
B.在一个弹簧秤的下端悬挂一装满水的水杯,记下静止时弹簧秤的读数F |
C.将一根大约30 cm长的细线从杯带中穿过,再将细线两端分别拴在两个弹簧秤的挂钩上.在靠近白纸处用手对称地拉开细线,使两个弹簧秤的示数相等,在白纸上记下细线的方向,弹簧秤的示数如图甲所示 |
D.在白纸上按一定标度作出两个弹簧秤的弹力的图示,如图乙所示,根据力的平行四边形定则可求出这两个力的合力F′ |
(1)在步骤C中,弹簧秤的读数为N.
(2)在步骤D中,合力F′=N.
(3)若,就可以验证力的平行四边形定则.
在研究摩擦力的实验中,用弹簧测力计水平拉一放在水平桌面上的小木块,小木块的运动状态及弹簧测力计的读数如下表所示(每次实验时,小木块与桌面的接触面相同).则由此表分析可知
(1)木块受到的最大静摩擦力(填“大于” 、“等于”或“小于”) 0.5 N;
(2)在这五次实验中,木块受到的摩擦力大小有次是相同的、该摩擦力大小为N.
某同学在测定匀变速直线运动的加速度时,在不同拉力下得到了A、B、C、D、…等几种较为理想的纸带,并在纸带上每5个点取一个计数点,即相邻两计数点间的时间间隔为0.1s,将每条纸带上的计数点都记为0、1、2、3、4、5…如图所示。甲、乙、丙三段纸带,分别是从三条不同纸带上撕下的.
(1)在甲、乙、丙三段纸带中,属于纸带A的是.
(2)打A纸带时,物体的加速度大小是m/s2. ( 保留两位有效数字)