测量小物块Q与平板P之间的动摩擦因数的实验装置如图所示。AB是半径足够大的光滑四分之一圆弧轨道,与水平固定放置的P板的上表面BC在B点相切,C点在水平地面的垂直投影为C′。重力加速度大小为g。实验步骤如下:
①用天平称出物块Q的质量m;
②测量出轨道AB的半径R、BC的长度L和CC′的长度h;
③将物块Q在A点从静止释放,在物块Q落地处标记其落点D;
④重复步骤③,共做10次;
⑤将10个落地点用一个尽量小的圆围住,用米尺测量圆心到C ′ 的距离s。
⑴用实验中的测量量表示:
(Ⅰ)物块Q到达B点时的动能EkB= ;
(Ⅱ)物块Q到达C点时的动能EkC= ;
(Ⅲ)在物块Q从B运动到C的过程中,物块Q克服摩擦力做的功Wf = ;
(Ⅳ)物块Q与平板P之间的动摩擦因数μ= 。
⑵回答下列问题:
(Ⅰ)实验步骤④⑤的目的是 。
(Ⅱ)已知实验测得的μ值比实际值偏大,其原因除了实验中测量量的误差之外,其它的可能是 ________________。(写出一个可能的原因即可)。
如图甲所示,利用打点计时器测量小车沿斜面下滑时所受阻力的示意图,小车拖在斜面上下滑时,打出的一段纸带如图乙所示,其中O为小车开始运动时打出的点。设在斜面上运动时所受阻力恒定。
甲
乙
(1)已知打点计时器使用的交流电频率为50 Hz,则小车下滑的加速度α=m/s2,打E点时小车速度=m/s(均取两位有效数字)。
(2)为了求出小车在下滑过程中所受的阻力,可运用牛顿运动定律或动能定理求解,在这两种方案中除知道小车下滑的加速度a、打E点时速度、小车质量m、重力加速度g外,利用米尺还需要测量哪些物理量,列出阻力的表达式。
方案一:需要测量的物理量,阻力的表达式(用字母表示);
方案二:需要测量的物理量,阻力的表达式(用字母表示)。
在“验证牛顿运动定律”的实验中,采用如图所示的实验装置,小车及车中砝码的质量用M表示,盘及盘中砝码的质量用m表示,小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出.
(1)当M与m的大小关系满足________时,才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力.
(2)一组同学在做加速度与质量的关系实验时,保持盘及盘中砝码的质量一定,改变小车及车中砝码的质量,测出相应的加速度,采用图象法处理数据.为了比较容易地检查出加速度a与质量M的关系,应该做a与________的图象.
(3)如图(a),甲同学根据测量数据做出的a-F图线,说明实验存在的问题是________.
(4)乙、丙同学用同一装置做实验,画出了各自得到的a-F图线,如图(b)所示,两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同?
某物理学习小组在“验证机械能守恒定律”的实验中(g取9.8m/s2):
(1)他们拿到了所需的打点计时器(带导线)、纸带、复写纸、铁架台、纸带夹和重物,此外还需要____________(填字母代号)
A.直流电源 | B.交流电源 |
C.游标卡尺 | D.毫米刻度尺 |
E.天平及砝码 F.秒表
(2)先接通打点计时器的电源,再释放重物,打出的某条纸带如下图所示,O是纸带静止时打出的点,A、B、C是标出的3个计数点,测出它们到O点的距离分别为x1=12.16cm、x2=19.1cm和x3=27.36cm,其中有一个数值不符合读数规则,代表它的符号是_______(选填“x1”、“x2”或“x3”)。
(3)已知电源频率是50Hz,利用(2)中给出的数据求出打B点时重物的速度=_________
。(保留三位有效数字)
(4)重物在计数点O、B对应的运动过程中,减小的重力势能为mgx2,增加的动能为,通过计算发现,mgx2_____
(选填“>”、“<”或“=”),其原因是________________。
某同学用如图所示装置“研究物体的加速度与外力关系”,他将光电门固定在气垫轨道上的某点B处,调节气垫导轨水平后,用重力为F的钩码,经绕过滑轮的细线拉滑块,每次滑块从同一位置A由静止释放,测出遮光条通过光电门的时间t。改变钩码个数,重复上述实验。记录的数据及相关计算如下表。
实验次数 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
![]() |
0.49 |
0.98 |
1.47 |
1.96 |
2.45 |
![]() |
40.4 |
28.6 |
23.3 |
20.2 |
18.1 |
![]() |
1632.2 |
818.0 |
542.9 |
408.0 |
327.6 |
![]() |
6.1 |
12.2 |
18.4 |
24.5 |
30.6 |
(1)为便于分析F与t的关系,应作出的关系图象,并在坐标纸上作出该图线。
(2)设AB间的距离为s,遮光条的宽度为d,请你由上述实验结论推导出物体的加速度a与时间t的关系式为。
利用打点计时器和如图的其他器材可以开展多项实验探究,其主要步骤如下:
a、按装置安装好器材并连好电路.
b、接通电源,释放纸带,让重锤由静止开始自由下落.
c、关闭电源,取出纸带, 更换纸带重复步骤b,打出几条纸带.
d、选择一条符合实验要求的纸带,数据如图(相邻计数点的时间为T),进行数据处理:
①需求出重锤运动到各计数点的瞬时速度,试表示在B点时重锤运动的瞬时速度VB=.
②若是测量重力加速度g. 为减少实验的偶然误差,采用逐差法处理数据,则加速度大小可以表示为g =.
③如果求出的加速度值与当地重力加速度公认的值g′有较大差距,说明实验过程存在较大的阻力,若要测出阻力的大小,则还需测量的物理量是.