科学规律的发现离不开科学探究,而科学探究可以分为理论探究和实验探究。下面我们追寻科学家的研究足迹用两种方法探究恒力做功和物体动能变化间的关系。
Ⅰ.理论探究:
根据牛顿运动定律和有关运动学公式,推导在恒定合外力的作用下,功与物体动能变化间的关系,请在下面的位置写出你的推导过程:
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Ⅱ.实验探究:
①某同学的实验方案如图所示,他想用钩码的重力表示小车受到的合外力,为了减小这种做法带来的实验误差,你认为在实验中还应该采取的两项措施是:
a. ;
b. ;
②如下图所示是某次实验中得到的一条纸带,其中A、B、C、D、E、F是计数点,相邻计数点间的时间间隔为T。距离如图。则打C点时小车的速度为 ;要验证合外力的功与动能变化间的关系,除位移、速度外,还要测出的物理量有 。
(18分)如图所示,将电火花打点计时器固定在铁架台上,使重物带动纸带从静止开始自由下落,某同学利用此装置测定重力加速度。
(1) 本实验中的电火花打点计时器所用电源是( )
A.6V以下直流电 B.6V以下、频率50Hz的交流电
C.220V直流电 D.220V、频率50Hz的交流电
(2)本实验所需器材有:打点计时器(带导线)、(1)中所选电源、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和夹子的重物,此外还需要 (填字母代号)中的器材。
A.天平及砝码B.毫米刻度尺C.秒表
(3) 实验时下面的步骤先后顺序是 .
A.先释放纸带后打开打点计时器 B.先打开打点计时器后释放纸带
(4) 打出的纸带如图所示,实验时纸带的 端应和重物相连接。(选填“甲”或“乙”)
(5) 纸带上1至9各点为计时点,由纸带所示数据可算出实验时的加速度为_______m/s2.(保留3位有效数字)
(6) 若当地的重力加速度数值为9.80 m/s2,请列出测量值与当地重力加速度的值有差异的一个原因是: .
如图甲所示,打点计时器固定在斜面的某处,让一滑块拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下。图乙是某同学实验时打出的某条纸带的一段。
(1)已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz,利用该纸带中测出的数据可得滑块下滑的加速度大小a =" _____" m/s2。
(2)打点计时器打B点时,滑块的速度大小vB =" _________" m/s。 (保留三位有效数字)
(3)为了测出滑块与斜面间的摩擦力,该同学已经测出斜面的长度及高度h,他还需要测量的物理量是 ________ ,利用测得的量及加速度a表示摩擦力的大小Ff =。
某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验,主要步骤如下:
A.在桌面上放一块方木板,在方木板上铺一张白纸,用图钉把白纸钉在方木板上; |
B.用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点,在橡皮条的另一端拴上两条细绳,细绳的另一端系着绳套; |
C.将两只弹簧测力计通过细绳互成角度地拉橡皮条,使绳与橡皮条的结点达到某一位置O,记下O点的位置,读出两个弹簧测力计的示数; |
D.按选好的标度,用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示,并用平行四边形定则作出合力F′; |
E、用一个弹簧测力计,通过细绳套拉橡皮条使其伸长,读出弹簧测力计的示数,记下细绳的方向,按同一标度作出这个力F的图示;
F.比较力F′与F的大小和方向。
上述步骤中:
⑴有重要遗漏内容的步骤序号中和;遗漏内容分别是和
⑵若他将遗漏内容补上后,如图(a)所示,是他利用坐标纸记下的橡皮筋结点位置O点及两弹簧测力计拉力的大小,试在图(a)中作出无实验误差情况下F1和F2的合力图示,并用F′表示此力。
⑶图(b)是甲和乙两位同学分别做以上实验时得到的结果,其中哪一个比较符合实验事实?(力F是只用一只弹簧测力计拉时的图示)
(b)
某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻,使用的器材还包括定值电阻(=5
)一个,开关两个,导线若干,实验原理图如图(a),主要实验步骤如下:
①按电路图正确连接电路。
②检查并调节电压表指针指零;调节电阻箱,示数如图(b)所示,读得电阻值是____________;
③ 将开关闭合,开关
断开,电压表的示数是1.49V;将开关
_______,电压表的示数是1.16V;断开开关
。
④使用测得的数据,计算出干电池的内阻是_______(计算结果保留二位有效数字)。
要测量某导电材料棒的电阻。
①首先用多用电表的欧姆档(倍率为×100)粗测其电阻,指针位置如图(a)所示,其读数为Ω。
②然后用以下器材用伏安法尽可能精确地测量其电阻:
A.电流表:量程为0-5mA-25mA,5mA内阻约为10Ω,25mA内阻约为2Ω |
B.电压表: 量程为0-3V-15V,3V内阻约为7.2kΩ,15V内阻约为36kΩ |
C.滑动变阻器:最大阻值为20Ω,额定电流1A |
D.低压直流电源:电压4V,内阻可以忽略 |
E.电键K,导线若干
按提供的器材,要求测量误差尽可能小,在下面实物图(b)上连接正确的实验电路。
③根据实验的测量数据在坐标系中描点,如图(c)所示。请在图(c)中作出该导电材料棒的伏安特性曲线,则其阻值为 ___Ω。