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,请在答题纸上对应位置写出你的推导过程。
II.实验探究:①某同学的实验方案如图甲所示,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如图乙所示是某次实验中得到的一条纸带,其中A、B、C、D、F、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 。
(10分)在研究匀变速直线运动的实验中,如下图所示,为一次记录小车运动情况的纸带,图中A、B、C、D、E为相邻的计数点,相邻计数点间有4个点未标出,设A点为计时起点。(结果保留两位有效数字)
⑴由图判断,在实验误差范围内,可认为小车做运动;
⑵相邻计数点间的时间间隔为s;
⑶BE间的速度vBE=m/s;
⑷C点的瞬时速度vC=m/s;
⑸小车的加速度a=m/s2。
(4分)某同学仿照“探究小车速度随时间变化的规律”这一实验,利用下图所示的装置测量重物自由落体运动的加速度。对该实验装置及其操作的要求,下列说法正确的是:(填写字母序号)。
A.电磁打点计时器应接6V以下的直流电源 |
B.开始时应使重物靠近打点计时器处并保持静止 |
C.重物最好选用密度较小的材料,如泡沫塑料 |
D.为了便于测量,一定要找到打点计时器打下的第一个点,并选取其以后各连续的点作为计数点。 |
(10分)某同学在研究性学习中用图示装置来验证牛顿第二定律,轻绳两端系着质量相等的物体A、B,物体B上放一金属片C,铁架台上固定一金属圆环,圆环处在物体B的正下方。系统静止时,金属片C与圆环间的高度差为h,由静止释放后,系统开始运动。当物体B穿过圆环时,金属片C被搁置在圆环上,两光电门固定在铁架台P1、P2处,通过数字计时器可测出物体B通过P1、P2这段距离的时间。
⑴若测得P1、P2之间的距离为d,物体B通过这段距离的时间为t,则物体B刚穿过圆环后的速度v=;
⑵若物体A、B的质量均用M表示,金属片C的质量用m表示,该实验中验证下面(填正确选项的序号)等式成立,即可验证牛顿第二定律;
A.mg=
B.mg=
C.mg=(2M+m)
D.mg=(M+m)
⑶本实验中的测量仪器除了刻度尺、数字计时器外,还需要;
⑷若Mm,改变金属片C的质量m,使物体B由同一高度落下穿过圆环,记录各次的金属片C的质量m,以及物体B通过Pl、P2这段距离的时间t,以mg为横轴,以(填“t2”或“
”)为纵轴,通过描点作出的图线是一条过原点的直线。
(8分)有两个物理兴趣小组在一次探究活动中,想测量滑块和长木板之间的动摩擦因数。
⑴第一小组:利用平衡条件来测量动摩擦因数。
该小组同学设计了两种实验方案:
方案A:长木板固定,用弹簧秤拉动木块,如图甲所示;
方案B:木块通过弹簧秤连接到墙壁,用手拉动木板,如图乙所示。
①上述两种方案中,你认为更合理的方案是(填“A”或“B”),原因是;
②该实验中应测量的物理量是,滑块和长木板之间的动摩擦因数μ=。
⑵第二小组:利用牛顿第二定律来测量动摩擦因数。
实验装置如图丙所示,一端装有定滑轮的、表面粗糙的长木板固定在水平实验台上,长木板上有一滑块,滑块右侧固定一轻小动滑轮,钩码和弹簧测力计通过绕在滑轮上的水平轻绳相连,放开钩码,滑块在长木板上做匀加速直线运动。
实验时滑块加速运动,读出弹簧测力计的示数F′,处理纸带,得到滑块运动的加速度a;改变钩码个数,重复实验;以弹簧测力计的示数F′为纵轴,加速度a为横轴,得到的图象是纵轴截距大小等于b的一条倾斜直线,如图丁所示。已知滑块和轻小动滑轮的总质量为m,重力加速度为g,忽略滑轮与轻绳之间的摩擦。则滑块和长木板之间的动摩擦因数μ=。
在一次实验时某同学用游标卡尺测量(如图),示数为_______________cm。在一次实验时某同学用螺旋测微器测量(如图),示数为________mm。