在“验证机械能守恒定律”的实验中,已知打点计时器每隔T=0.02 s打一个点,当地的重力加速度为g=9.80 m/s2。
(1)在实验器材选择上,除了打点计时器、纸带、复写纸、铁架台、纸带夹和重物外,还需要选择下列哪些器材?_________ (填字母代号)。
A.直流电源 B.交流电源 C.弹簧秤 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,打出的某条纸带如上图所示,O是纸带静止时打出的点,A、B、C是选取的3个连续计时点,测出它们到O点的距离,利用给出的数据求出打B点时重物的速度vB=_______ m/s。(计算结果保留三位有效数字)。
(3)若实验中选用的重物质量为1.00kg,重物在计数点O、B对应的运动过程中,重力势能的减少量ΔEp= J,动能的增加量ΔEk= J。(计算结果保留三位有效数字)。(4)根据所测量数据,还可以求出重物在计数点O、B对应的运动过程中所受到的平均阻力约为 N(计算结果保留一位有效数字),该阻力的来源主要有: 。
如图所示为两位同学探究“物体的加速度与其质量、所受合外力的关系”的实验装置图.
(1)实验中,两位同学安装好实验装置后,首先平衡摩擦力,他们将长木板的一端适当垫高些后,在不挂砝码盘的情况下,使小车靠近打点计时器后,先接通电源,后用手轻拨小车,小车便拖动纸带在木板上自由运动。若打点计时器第一次在纸带上打出的计时点越来越稀疏(从打出的点的先后顺序看),则第二次打点前应将长木板底下的小木块垫的比原先更加_______(选填“高”或“低”)些;重复以上操作步骤,直到打点计时器在纸带上打出一系列___________的计时点,便说明平衡摩擦力合适。
(2)平衡摩擦力后,在____________的条件下,两位同学可以认为砝码盘(连同砝码)的总重力近似等于小车的所受的合外力。
(3)接下来,两位同学先保持小车的质量不变的条件下,研究小车的加速度a与受到的合外力的关系。如图乙所示是根据实验数据描绘的小车加速度a与盘和砝码的总质量m之间的实验关系图象。设图中直线斜率为k,在纵轴上的截距为b,若牛顿第二定律成立,则小车的质量M为 。(重力加速度g不已知)
(4)然后,两位同学在保持小车受到的拉力不变的条件下,研究小车的加速度a与其质量M的关系。他们通过给小车中增加砝码来改变小车的质量M,得到小车的加速度a与质量M的数据,画出a-图线后,发现:当
较大时,图线发生弯曲。于是,两位同学又对实验方案进行了进一步地修正,避免了图线的末端发生弯曲的现象,那么,两位同学的修正方案可能是 ( )
A.改画a与(M+m)的关系图线 |
B.改画a与![]() |
C.改画a与![]() |
D.改画a与 ![]() |
(5)探究“物体的加速度与其质量、所受合外力的关系”实验完成后,两位同学又打算测出小车与长木板间的动摩擦因数。于是两位同学先取掉了长木板右端垫的小木块,使得长木板平放在了实验桌上,并把长木板固定在实验桌上,具体的实验装置如图所示;在砝码盘中放入适当的砝码后,将小车靠近打点计时器,接通电源后释放小车,打点计时器便在纸带上打出了一系列的点,并在保证小车的质量M、砝码(连同砝码盘)的质量m不变的情况下,多次进行实验打出了多条纸带,分别利用打出的多条纸带计算出了小车运动的加速度,并求出平均加速度
,则小车与长木板间的动摩擦因数
=________。(用m、M、
、g表示)
某物理小组的同学用如左图所示的实验器材测定当地的重力加速度,实验器材由底座、带有标尺的竖直杆、光电门1和光电门2组成的光电计时器(其中光电门1更靠近小球释放点)、可使小球无初速度释放的小球释放器和网兜组成.实验时可用两光电门测量小球从光电门1运动至光电门2所用的时间t,并从竖直杆上读出两光电门间的距离h.
(1)改变光电门1的位置,保持光电门2的位置不变,小球经过光电门2时的速度为v,不考虑空气阻力,小球的加速度为重力加速度g,则h、t、g、v四个物理量之间的关系为________.
(2)根据实验数据作了如右图所示的-t图线,若图线斜率的绝对值为k,图线在纵轴上的截距为a,根据图线可求出重力加速度的大小为________.
探究能力是物理学研究的重要能力之一.某物理兴趣小组探究“阻力做功与绕固定轴转动物体角速度ω的关系”,某同学采用了下述实验步骤进行探究:
①如图所示,先让砂轮由动力带动匀速旋转,测得其角速度为ω;
②然后让砂轮脱离动力,由于克服转轴间的摩擦力,砂轮最后停下,测出砂轮从脱离动力到停止转动的过程中转过的圈数为n;
③通过分析实验数据,得出结论.经实验测得的几组ω和n的数据如下表所示:
实验序号 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
ω/(rad·s-1) |
0.5 |
1 |
2 |
3 |
4 |
n |
5 |
20 |
80 |
180 |
320 |
(1)请你根据表中的数据判定下列图象正确的是( )
(2)若砂轮转轴的直径大小为D,转轴转动时受到的摩擦力大小恒为Ff.砂轮脱离动力后克服摩擦力做功的表达式为Wf=________.(用题目中所给的物理量表示)
为了探究加速度与力、质量的关系,物理兴趣小组成员独立设计了如图所示的实验探究方案,并进行了实验操作。
(1)在长木板的左端垫上木块的目的是________________________;
(2)实验中用砝码(包括小盘)的重力G=mg的大小作为小车(质量为M)所受拉力F的大小,能够实现这一设想的前提条件是 ________________________;
(3)图乙为小车质量M一定时,根据实验数据描绘的小车加速度a与盘和砝码的总质量m之间的实验关系图象。设图中直线斜率为k,在纵轴上的截距为b,若牛顿第二定律成立,则小车的质量M为________________________。
在做“研究匀变速直线运动”的实验时,某同学得到一条用打点计时器打下的纸带如图所示,并在其上取了A.B.C.D.E、F、G等7个计数点,每相邻两个计数点之间还有4个计时点(图中没有画出),打点计时器接周期为T="0." 02 s的交流电源。经过测量得:d1="3.62" cm,d2="9." 24 cm, d3 ="16." 85cm, d4="26." 46 cm, d5="38." 06 cm, d6="51." 67 cm.
(1)打点计时器在打E点时纸带运动的速度大小为 ______m/s,加速度大小为 ______ m/s2。(结果保留三位有效数字)
(2)如果当时电网中交变电流的频率是f="49" Hz,而做实验的同学并不知道,那么加速度的测量值 ____________(填“大于”、“等于”或“小于”)实际值。