现要通过实验验证机械能守恒定律。实验装置如图1所示:水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨;导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块,其总质量为M,左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连;遮光片两条长边与导轨垂直;导轨上B点有一光电门,可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t。用d表示A点到导轨底端C点的距离,h表示A与C的高度差,b表示遮光片的宽度,s表示A ,B两点的距离,将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度。用g表示重力加速度。完成下列填空和作图;
(1)若将滑块自A点由静止释放,则在滑块从A运动至B的过程中,滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为 。动能的增加量可表示为 。若在运动过程中机械能守恒,与s的关系式为
= ____________.
(2)多次改变光电门的位置,每次均令滑块自同一点(A点)下滑,测量相应的s与t值,结果如下表所示:
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
s(m) |
0.600 |
0.800 |
1.000 |
1.200 |
1.400 |
t(ms) |
8.22 |
7.17 |
6.44 |
5.85 |
5.43 |
1/t2(104s-2) |
1.48 |
1.95 |
2.41 |
2.92 |
3.39 |
以s为横坐标,为纵坐标,在图2坐标纸中描出第1和第5个数据点;根据5个数据点作直线,求得该直线的斜率k= ×104m-1·s-2 (保留3位有效数字)。
由测得的h、d、b、M和m数值可以计算出直线的斜率k0,将k和k0进行比较,若其差值在试验允许的范围内,则可认为此试验验证了机械能守恒定律。
在“探究小车的速度随时间变化规律”的实验中,下列操作正确的有。(填选项前的代号)
A.在释放小车前,小车要靠近打点计时器 |
B.打点计时器应放在长木板的有滑轮一端 |
C.应先接通电源,后释放小车 |
D.电火花计时器应使用220V的直流电源 |
打点计时器是一种使用电源的仪器.目前,常用的有电磁打点计时器和电火花打点计时器两种.电磁打点计时器是由学生电源供电,工作电压在V以下,当使用的电源频率是50Hz时,每隔s打一个点.
某同学在测定匀变速直线运动的加速度时,得到了几条较为理想的纸带,已知在每
条纸带每5个点取一个计数点,依打点时间顺序编号为0、1、2、3、4、5,由于不小心,纸带被撕断了,如图所示.请根据给出的A、B、C、D四段纸带回答:
(1)在B、C、D三段纸带中选出从纸带A上撕下的那段应是______.
(2)打A纸带时,物体的加速度大小是______m/s2.
如图所示,某同学在做“研究匀变速直线运动”的实验中,由打点计时器得到表示小车运动过程的一条纸带,纸带上相邻计数点间的时间间隔为0.1 s,其中x1=7.05 cm、x2=7.68 cm、x3=8.33 cm、x4=8.95 cm、x5=9.61 cm、x6=10.26 cm,则A点的瞬时速度的大小为________ m/s,小车运动的加速度的大小为________m/s2。
电磁打点计时器是一种使用低压______(填“交”或“直”)流电源的计时仪器。在《探究小车速度随时间变化的规律》实验中,用打点计时器打出的一条纸带.A、B、C、D、E为我们在纸带上所选的记数点.相邻计数点间的时间间隔为0.1s,各点间的距离如下图所示,则纸带的___(填“左”或“右”)端与小车相连,打D点时小车的速度为________m/s.并可求得小车的加速度大小为______m/s2.若当交流电的实际频率小于50Hz时,仍按50Hz计算,则测量的加速度值比真实的加速度值______(填“偏大”“偏小”“不变”) (结果保留两位有效数字)