如图所示,某学生小组借用“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置,进行“探究合外力做功和动能变化的关系”的实验:
(1)实验明使小车在砝码和托盘的牵引下运动,以此定量探究细绳拉力做功与小车动能变化的关系。
①实验准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸及图所示的器材。若要完成该实验,必需的实验器材还有_________________。
②为达到平衡摩擦力的目的,取下细绳和托盘,通过调节垫片的位置,改变长木板倾斜程度,根据打出的纸带判断小车是否做_________运动。
③实验开始时,先调节木板上定滑轮的高度,使牵引小车的细绳与木板平行。这样做的目的是____(填字母代号)。
A.避免小车在运动过程中发生抖动
B.可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰
C.可以保证小车最终能够实现匀速直线运动
D.可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力
(2)连接细绳及托盘,放入砝码,通过实验得到图所示的纸带。纸带上O为小车运动起始时刻所打的点,选取时间间隔为0.1s的相邻计数点A、B、C、D、E、F、G。
实验时测得小车的质量为M=200g,小车所受细绳的拉力为F=0.2N。
各计数点到O的距离为s,对应时刻小车的瞬时速度为v,小车所受拉力做的功为W,小车动能的变化为。请计算前补填表中空格(结果保留小数点后四位)。
计数点 |
s/m |
v/(m·s-1) |
v2/(m2·s-2) |
W/J |
![]() |
A |
0.1550 |
0.5560 |
0.3091 |
0.0310 |
0.0309 |
B |
0.2160 |
0.6555 |
0.4297 |
0.0432 |
0.0430 |
C |
0.2861 |
0.7550 |
0.5700 |
0.0572 |
0.0570 |
D |
0.3670 |
0.8570 |
0.7344 |
0.0734 |
0.0734 |
E |
0.4575 |
0.9525 |
0.9073 |
|
|
F |
0.5575 |
1.051 |
1.105 |
0.1115 |
0.1105 |
G |
0.6677 |
1.150 |
1.323 |
0.1335 |
0.1323 |
分析上述数据可知:在实验误差允许的范围内 。
(3)这个小组在之前的一次实验中分析发现拉力做功总是要比小车动能增量明显大一些。这一情况可能是下列个些原因造成的______________(填字母代号)。
A.在接通电源的同时释放了小车
B.小车释放时离打点计时器太近
C.平衡摩擦力时长木板倾斜程度不够
D.平衡摩擦力时长木板倾斜程度过大
(4)实验小组进一步讨论认为可以通过绘制图线来分析实验数据。请根据表中各计数点的实验数据在图中标出对应的坐标点,并画出
图线。
分析图线为一条通过原点的直线,直线的斜率如果在实验误差允许的范围内等于理论值,也可以得出相同的结论。这种方案中直线斜率表达式为k=____________(用题目中相关物理量字母表示)。
(值得重视的收获—24分)期末学习盘点
请结合自己的学习体会,谈谈运用能量观点分析问题与运用动力学观点分析问题有何异同?并举例说明
温馨提示:可采用表格形式进行对比分析、也可采用树状图形式、也可采用流程图形式、也可用文字描述,形式不限,……
仔细观察下图,试推导质点做半径为r的匀速圆周运动时向心加速度大小的表达式并说明向心加速度的方向。
图为记录弹簧振子做简谐运动(间隔)的示意图,其中O为弹簧振子的平衡位置,A、B为弹簧振子的最大位移处。
(1)请在乙图中标出振子的位移方向;在丙图中标出振子的速度方向;在丁图中标出振子加速度方向的。
(2)请画出后续的第五幅图,并在原图上粗略作出振子做简谐运动位移随时间变化的示意图
一艘宇宙飞船飞近某一新发现的行星,并进入该行星表面的圆形轨道绕行数圈后,着陆在该行星上。飞船上备有以下器材:
A.停表一只 | B.质量为m的物体一个 |
C.弹簧测力计一个 | D.天平一架(砝码) |
宇航员在绕行晨及着陆后各做一次测量,依据测量数据,可求得该星球的半径R及质量M,已知引力常量为G
(1)绕行时需测量的物理量为,选用的器材是(填序号)
(2)着陆后需测量的物理量为,选用的器材是(填序号)
(3)利用测得的物理量写出半径R="" ,质量M=""
为“探究功与速度变化的关系”,现提供如图所示的器材,让小车在橡皮筋的作用下弹出后,沿木板滑行,打点计时器打点间隔时间为0.02s。请分析探究思路并完成以下问题
(1)为消除摩擦力的影响应采取什么措施?
答:
(2)分别用同样的橡皮筋1条、2条、3条……并起来进行第一次、第二次、第三次……实验,每次橡皮筋拉伸的长度保持一致,将第一次实验时橡皮筋对小车做功记为W。橡皮筋对小车做功使小车获得的速度可由打点计时器和纸带测出,如图所示是其中四次实验打出的纸带,请根据实验数据分析与计算填写下表
(3)根据数据选择恰当的坐标轴,在坐标纸上作出图象
(4)根据图象,得出实验结论是
(5)根据实验结论,请陈述与实验目的能自圆其说的理由