为了探究弹性势能与弹簧形变量之间的关系,需要测定弹簧的弹性势能。一位同学采用了如图所示的一种装置:水平放置的弹簧一端固定在墙上,另一端靠着已知质量为m的木块,此时弹簧为原长,木块的左侧是光滑的,右侧是粗糙的,水平面足够大。现利用一块秒表和一把刻度尺,测量出弹簧被压缩的弹性势能。测量步骤如下:
(1)用手水平向左推动木块,使弹簧缩短一定长度x;
(2)放手让弹簧推动木块,用秒表测出木块自弹簧原长位置运动到最终静止位置的时间t;
(3)用刻度尺测出木块 的距离S;
(4)利用测量结果,导出弹性势能的表达式EP = (用S、t、m表示)。
图(甲)为探究加速度与力、质量的关系实验装置示意图。图中打点计时器的电源为50 Hz的交流电源,打点的时间间隔用Δt表示。在小车质量未知的情况下,某同学设计了一种方法用来探究“在外力一定的条件下,物体的加速度与其质量间的关系”。
(1)完成下列实验步骤中的填空:
①平衡小车所受的阻力:小吊盘中不放物块,调整木板右端的高度,用手轻拨小车,直到打点计时器打出一系列的点;
②按住小车,在小吊盘中放入适当质量的物块,在小车中放入砝码;
③打开打点计时器电源,释放小车,获得带有点列的纸带,在纸带上标出小车中砝码的质量m;
④按住小车,改变小车中砝码的质量,重复步骤③.;
⑤在每条纸带上清晰的部分,每5个间隔标注一个计数点。测量相邻计数点的间距s1、s2、…求出与不同m相对应的加速度a。
⑥以砝码的质量m为横坐标,为纵坐标,在坐标纸上作出
-m关系图线.若加速度与小车和砝码的总质量成反比,则
与m应成关系(填“线性”或“非线性”).
(2)图(乙)为所得实验图线的示意图。设图中直线的斜率为k,在纵轴上的截距为b,若牛顿定律成立,则小车受到的拉力为,小车的质量为。
以下是一位同学做“探究弹力与弹簧伸长的关系”的实验。
(1)下列的实验步骤是这位同学准备完成的,请你帮这位同学按操作的先后顺序,用字母排列出来是.
A.以弹簧伸长量为横坐标,以弹力为纵坐标,描出各组数据(x,F)对应的点,并用平滑的曲线连接起来 |
B.记下弹簧不挂钩码时,其下端在刻度尺上的刻度L0 |
C.将铁架台固定于桌子上,并将弹簧的一端系于横梁上,在弹簧附近竖直固定一刻度尺 |
D.依次在弹簧下端挂上1个、2个、3个、4个……钩码,并分别记下钩码静止时,弹簧下端所对应的刻度并记录在表格内,然后取下钩码 |
E.以弹簧伸长量为自变量,写出弹力与弹簧伸长量的关系式
F.解释函数表达式中常数的物理意义
(2)这位同学探究弹力大小与弹簧伸长量之间的关系所测的几组数据在图中坐标系中已描出:
①在图中的坐标系中作出Fx图线;
②写出曲线的函数表达式(x用cm作单位):.
某同学在家中尝试验证平行四边形定则,他找到三条相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物,以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子,设计了如下实验。将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子A、B上,另一端与第三条橡皮筋连接,结点为O,将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物。
(1)为完成该实验,下述操作中必需的是.
a.测量细绳的长度
b.测量三条橡皮筋的原长
c.测量悬挂重物后三条橡皮筋的长度
d.记录悬挂重物后结点O的位置
(2)钉子位置固定,欲利用现有器材,改变条件再次验证,可采用的方法是
如图所示,一打点计时器固定在斜面上端,一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下。下图是打出的纸带的一段。⑴已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz,利用下图给出的数据可求出小车下滑的加速度a=_____。⑵为了求出小车在下滑过程中所受的阻力,还需要测量的物理量有_______。用测得的量及加速度a表示阻力大小的计算式为f=_________。(图中单位:cm)
在验证平四边形定则的实验中,用A、B两个弹簧秤拉橡皮条的结点,使其位于O处,如下图所示,此时α+β=90°,现在保持A读数不变化,减小α角,要使结点仍在O处,可采用的办法是
A.增大B的读数,同时减小β角
B.增大B的读数,同时增大β角
C.减小B的读数,同时减小β角
D.减小B的读数,同时增大β角.