某同学利用透明直尺和光电计时器来验证机械能守恒定律,实验的简易示意图如下,当有不透光物体从光电门间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间。所用的XDS-007光电门传感器可测的最短时间为0.01 ms。将挡光效果好、宽度为d=3.8×10-3 m的黑色磁带贴在透明直尺上,从一定高度由静止释放,并使其竖直通过光电门。某同学测得各段黑色磁带通过光电门的时间Δti与图中所示的高度差Δhi,并将部分数据进行了处理,结果如下表所示。(取g=9.8 m/s2,注:表格中M为直尺质量)
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![]() |
vi![]() (m·s-1) |
ΔE ki=![]() |
Δhi (m) |
MgΔhi |
1 |
1.21 |
3.13 |
|
|
|
2 |
1.15 |
3.31 |
0.58M |
0.06 |
0.58M |
3 |
1.00 |
3.80 |
2.24M |
0.23 |
2.25M |
4 |
0.95 |
4.00 |
3.10M |
0.32 |
3.14M |
5 |
0.90 |
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0.41 |
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(1)从表格中数据可知,直尺上磁带通过光电门的瞬时速度是利用求出的,请你简要分析该同学这样做的理由是: 。
(2)请将表格中数据填写完整。v5 ,ΔE k5 = ,MgΔh5=
(3)通过实验得出的结论是: 。
(4)根据该实验请你判断下列ΔEk-Δh图像中正确的是( )
某探究学习小组的同学欲以右图装置中的滑块为对象验证“动能定理”,他们在实验室组装了一套如图所示的装置,另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙、垫块。当滑块连接上纸带,用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时,释放小桶,滑块处于静止状态。若你是小组中的一位成员,要完成该项实验,则:
(1)你认为还需要的实验器材有、 。(两个)
(2)实验时为了保证滑块(质量为M)受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等,沙和沙桶的总质量m应满足的实验条件是,实验时首先要做的步骤是。
(3)在(2)的基础上,某同学用天平称量滑块的质量M。往沙桶中装入适量的细沙,用天平称出此时沙和沙桶的总质量m。让沙桶带动滑块加速运动,用打点计时器记录其运动情况,在打点计时器打出的纸带上取两点,测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2(v1< v2)。则对滑块,本实验最终要验证的数学表达式为(用题中的字母表示)。
(4)要探究滑块与沙及沙桶组成的系统机械能是否守恒,如果实验时所用滑块质量为M,沙及沙桶总质量为m,让沙桶带动滑块在水平气垫导轨上加速运动,用打点计时器记录其运动情况,在打点计时器打出的纸带上取两点,测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1与v2(v1< v2)。则最终需验证的数学表达式为(用题中的字母表示)。
“测量纸带运动加速度”实验中利用打点计时器得到一条纸带,纸带上 A、B、C、D、E、F、G这些点的间距如图中标示,其中每相邻两点间还有4个点未画出。根据测量结果计算:(1)打C点时纸带的速度大小:_______________m/s;(2)纸带运动的加速度大小:________________m/s2。(结果保留3位有效数字)
在研究匀变速直线运动的实验中,如图所示为某次记录小车运动情况的纸带,图中A、B、C、D、E为相邻的计数点,相邻的计数点间的时间间隔为0.1s。
(1)根据纸带上所给出的数据,计算各点的瞬时速度,得vB=m/s,
vC=m/s,vD=m/s。(保留小数点后一位)
(2)在如图所示的坐标系中,以打A点时为计时起点,作出小车的v-t图线,并根据图线求出a=m/s2,纸带上A点的速度vA=m/s。
电磁打点计时器和电火花计时器都是使用电源的仪器,电磁打点计时器的工作电压是V,电火花计时器的工作电压是V,其中实验误差较小。当电源频率是50 Hz时,它每隔s打一次点。
图4-2-11为验证机械能守恒定律的实验装置示意图.现有的器材为:带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平.回答下列问题:
(1)为完成此实验,除了所给的器材,还需要的器材有______.(填入正确选项前的字母)
A.米尺 | B.秒表 |
C.0~12 V的直流电源 | D.0~12 V的交流电源 |
(2)实验中误差产生的原因有________________________________________________________________________
_________________________________________________________________.(写出两个原因)