如图为验证牛顿第二定律的实验装置示意图.图中打点计时器的电源为50 Hz的交流电源,打点的时间间隔用Δt表示.在小车质量未知的情况下,某同学设计了一种方法用来探究“在外力一定的条件下,物体的加速度与其质量间的关系”.
(1)(3分)完成下列实验步骤中的填空:
①平衡小车所受的阻力:小吊盘中不放物块,调整木板右端的高度,用手轻拨小车,直到打点计时器打出一系列________的点.
②按住小车,在小吊盘中放入适当质量的物块,在小车中放入砝码.
③打开打点计时器电源,释放小车,获得带有点列的纸带,在纸带上标出小车中砝码的质量m.
④按住小车,改变小车中砝码的质量,重复步骤③.
⑤在每条纸带上清晰的部分,每5个间隔标注一个计数点.测量相邻计数点的间距s1,s2,….求出与不同m相对应的加速度a.
⑥以砝码的质量m为横坐标,为纵坐标,在坐标纸上作出
-m关系图线.若加速度与小车和砝码的总质量成反比,则
与m应成________关系(填“线性”或“非线性”).
(2)完成下列填空:
①(1分)本实验中,为了保证在改变小车中砝码的质量时,小车所受的拉力近似不变,小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是__________________________________.
②(4分)图为所得实验图线的示意图.设图中直线的斜率为k,在纵轴上的截距为b,若牛顿第二定律成立,则小车受到的拉力为________,小车的质量为________.
一打点计时器固定在斜面上某处,一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上匀加速滑下。下图是打出的纸带的一段,相邻两个计数点之间还有4个点未画出。已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz。
①计算打下D点和E点时,小车的速度分别为vD=m/s , vE=m/s.
②利用逐差法求加速度a=m/s2. (以上结果均保留二位有效数字)
某同学在“用打点计时器测速度”的实验中,用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况,在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点。其相邻点间的距离如图所示,每两个相邻的测量点之间的时间间隔为0.10s。(本题计算结果均保留3位有效数字)
(1) 在实验中,使用打点计时器操作步骤应先_________________再________________(选填“释放纸带”或“接通电源”)。(2分)
(2) 每两个计数点间还有 个点没有标出。(1分)
(3) 通过分析纸带可知小车的平均加速度为 。(3分)
(4) 试根据纸带上各个计数点间的距离,每隔0.10s测一次速度,计算出打下B、C、D三个点时小车的瞬时速度,并将各个速度值填入下表(6分)
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V![]() |
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V![]() |
|
数值(m/s) |
0.640 |
0.721 |
(5)将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中,并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线。
“验证机械能守恒定律”的实验采用重物自由下落的方法。
(1) 用公式mv2/2=mgh时,对纸带上起点的要求是初速度为0,为达到此目的,所选纸带第一、二两点间的距离应接近。
(2) 若实验中所用的重锤质量M="1kg" ,打点纸带如下图所示,打点时间间隔为0.02s,则记录B点时,重锤动能EKB=,从开始下落起至B点,重锤的重力势能减少量ΔEP=,因此可得结论是
(3) 根据纸带算出相关各点速度v ,量出下落的距离h ,以v2/2为纵轴,以h为横轴画出的图线应是图中的(g=10m/s2)
“探究动能定理”的实验装置如图所示,当小车在两条橡皮筋作用下弹出时,橡皮筋对小车做的功记为W0。当用4条、6条、8条-------完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、第4次--------实验时,橡皮筋对小车的功记为2W0、3W0、4W0-------每次实验中由静止弹出的小车获得的最大速度可由打点计时器所打的纸带测出。
(1) 关于该实验,下列说法正确的是:
A、 打点计时器可以用直流电源供电,电压4—6V
B、 实验中使用的若干跟橡皮筋的原长可以不相等
C、 每次实验中应使小车从同一位置由静止弹出
D、 利用每次测出的小车最大速度vm和橡皮筋做的功W,依次做出W—vm 、W—vm2、W—vm3、W2—vm、W3—vm------的图象,得出合力做功与物体速度变化的关系
(2)如上图给出了某次在正确操作的情况下打出的纸带,从中截取了测量物体最大速度所用的一段纸带,测得O点到A、B、C、D、E各点的距离分别为OA="5.65cm" 、OB="7.12cm" 、OC="8.78cm" 、OD="10.44cm" 、OE="12.09cm" 已知相邻两点打点时间间隔为0.02s ,则小车获得的最大速度vm=m/s(结果保留2位有效数字)
如图所示,是某同学由打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带,纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出,,其中x1=7.05cm、x2=7.68cm、x3=8.33cm、x4=8.95cm、x5=9.61cm、x6=10.27cm。
(1)下表列出了打点计时器打下B、D、F时小车的瞬时速度,请在表中填入打点计时器打下C、E两点时小车的瞬时速度(保留三位有效数字)。
位置 |
B |
C |
D |
E |
F |
速度(m·s-1) |
0.737 |
0.864 |
0.994 |
(2)以A点为计时起点,在坐标图中画出小车的速度—时间关系图线。
(3)根据你画出的小车的速度—时间的关系图线计算出的小车的加速度
a=________m/s2。(保留两位有效数字)