(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。
利用如右图实验装置探究重物下落过程中动能与重力势能的转化问题.
(1)实验操作步骤如下,请将步骤B补充完整:
A.按实验要求安装好实验装置;
B.使重物靠近打点计时器,接着先________,后________,打点计时器在纸带上打下一系列的点;
C.图为一条符合实验要求的纸带,O点为打点计时器打下的第一点.分别测出若干连续点A、B、C……与O点之间的距离h1、h2、h3…….
(2)已知打点计时器的打点周期为T,重物质量为m,重力加速度为g,结合实验中所测得的h1、h2、h3,可得重物下落到B点时的速度大小为________,纸带从O点下落到B点的过程中,重物增加的动能为________,减少的重力势能为________.
(3)取打下O点时重物的重力势能为零,计算出该重物下落不同高度h时所对应的动能Ek和重力势能Ep,建立坐标系,横轴表示h,纵轴表示Ek和Ep,根据以上数据在图中绘出图线Ⅰ和图线Ⅱ.已求得图线Ⅰ斜率的绝对值为k1,图线Ⅱ的斜率的绝对值为k2.则可求出重物和纸带下落过程中所受平均阻力与重物所受重力的比值为________(用k1和k2表示).
(5分)某探究学习小组的同学要验证“牛顿第二定律”,他们在实验室组装了一套如图所示的装置,水平轨道上安装两个光电门,小车上固定有力传感器和挡光板,细线一端与力传感器连接另一端跨过定滑轮挂上砝码盘,实验时,调整轨道的倾角正好能平衡小车所受的摩擦力(图中未画出).
(1)该实验中小车所受的合力________ (填“等于”或“不等于”)力传感器的示数,该实验是否________(填”需要”或”不需要”) 满足砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量?
(2)实验获得以下测量数据:小车、传感器和挡光板的总质量M,挡光板的宽度d,光电门1和2的中心距离为s. 某次实验过程:力传感器的读数为F,小车通过光电门1和2的挡光时间分别为t1、t2(小车通过光电门2后,砝码盘才落地),已知重力加速度为g,则该实验要验证的式子是___________________.
(18分、每空各2分) (1)某同学用如右图所示的装置测定当地的重力加速度:
①所需器材有打点计时器、纸带、带铁夹的铁架
台和带夹子的重物,此外还需(填字母代号)中的器材。
A.直流电源、天平及砝码 B.直流电源、毫米刻度尺
C.交流电源、天平及砝码 D.交流电源、毫米刻度尺
②打出的纸带如下图所示,实验时纸带的______端是和重物相连接;(选填“甲”或“乙”)
③纸带上1至9各点为打印点,由纸带所示数据算出当地的重力加速度是______ ;
④若当地的重力加速度真实数值是9.8 m/s2,请写出一个测量值与真实值有差异的原因_______;
(2)如图甲所示为为“验证牛顿第二定律”的实验装置示意图。
某同学用此实验装置研究物体加速度和合外力的关系.
①本实验中,平衡小车所受的阻力时调整木板右端的高度,用手轻推小车,直到打点计时器打出一系列________的点。为了保证在改变所挂砝码的质量时,小车所受的拉力近似等于所挂物体的重力,则应满足的条件是______________ _____ __
②在该实验中必须采用控制变量法,应保持__________________不变,用所挂物体的重力作为小车所受外力,据所打出纸带计算出小车的加速度.
③改变所挂砝码的质量,多次重复测量.在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线(如右图所示).
a. 分析此图线的OA段可得出的实验结论是
______________________________________________________________
b. 此图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是( )
A.小车与木板之间存在摩擦 B.长木板保持了水平状态
C.所挂砝码的总质量太大D.所用小车的质量太大
如图所示,为测量匀加速直线运动的加速度,将宽度均为b的挡光片A、B固定在小车上,测得两者间距为d.
(1)当小车向左匀加速直线运动时,测得A、B两挡光片先后经过光电门的时间分别为Δt1和Δt2,则A挡光片经光电门时的瞬时速度vA=,小车的加速度a=________。
(2)本实验中为减小实验误差,可采用的方法有________.
A.增大两挡光片宽度b B.减小两挡光片宽度b
C.增大两挡光片间距d D.减小两挡光片间距d
如图所示,某同学用秒表、毫米刻度尺及身边的水管,采用以下实验步骤,测当地的重力加速度:
(1)让水滴落在盘中时,仔细调整水龙头的阀门,使第一滴水刚落入盘中听到响声的瞬间,第二个水滴正好从管口处开始下落;
(2)当听到水滴落进盘中的某次响声开始计时,并数“1”,以后每听一次响声,顺次数“2”,直到数到“n”.停表时显示的时间为t( s);
(3)用米尺测出水管口到盘子的高度h.
根据上述实验过程及所得数据可知,每个水滴下落的时间为,重力加速度的表达式为___.为尽量减小误差,秒表计时数水滴时,水滴落入盘中的数“n”应一些。(填”大“或”小”)