在做“研究匀变速直线运动”的实验时,某同学得到一条用电火花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 7个计数点,每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出,电火花计时器接220 V、50 Hz交流电源.
(1)设电火花计时器的周期为T,计算F点的瞬时速度vF的公式为vF=________;
(2)他经过测量并计算得到电火花计时器在打B、C、D、E、F各点时物体的瞬时速度如下表.以A点对应的时刻为t=0,试在下图所示坐标系中合理地选择标度,作出v-t图象,并利用该图象求出物体的加速度a=________ m/s2;(结果保留两位有效数字)
对应点 |
B |
C |
D |
E |
F |
速度(m/s) |
0.141 |
0.180 |
0.218 |
0.262 |
0.301 |
(3)如果当时电网中交变电流的电压变成210 V,而做实验的同学并不知道,那么加速度的测量值与实际值相比________.(填“偏大”、“偏小”或“不变”)
用如图1实验装置验证组成的系统机械能守恒,
从高处由静止开始下落,
上拖着的纸带带出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律,图2给出的是实验中获取的一条纸带:0是打下的第一个点,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出),计数点间的距离如图2所示,已知打点计时器所用电源的频率为50Hz,
,
①纸带上打下计数点5时的速度=__________m/s;
②在打0~5点过程中系统动能的增量=__________J,系统重力势能的减少量
=__________J;由此得出的结论是_________________________________
③若某同学作出了图线(如图3),据图线得到的重力加速度为g=________m/s2
与打点计时器一样,光电计时器也是一种研究物体运动情况时常用的计时仪器,如图甲所示:A.b分别是光电门的激光发射器和接收装置。现利用如图乙所示的装置验证滑块所受外力做功与其动能变化的关系。方法是:在滑块上安装一遮光板,把滑块放在水平放置的气垫导轨上(滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略),通过跨过定滑轮的细绳与钩码相连,连接好1、2两个光电门,在图示位置释放滑块后,光电计时器记录下滑块上的遮光板先后通过两个光电门的时间分别为、
。已知滑块(含遮光板)质量为M、钩码质量为m、两光电门间距为s、遮光板宽度为L、当地的重力加速度为g
(1)用游标卡尺(20分度)测量遮光板宽度,刻度如图丙所示,读数为_________mm
(2)本实验想用钩码的重力表示滑块受到的合外力,为减小这种做法带来的误差,实验中需要满足的条件是M___________m(填“远大于”“小于”“远小于”)
(3)计算滑块先后通过两个光电门时的瞬时速度的表达式为:=________、
=________(用题中的字母表示)
(4)本实验中,验证滑块运动的动能定理的表达式为________(用题中所给字母表示)
某实验小组利用无线力传感器和光电门传感器探究“动能定理”。将无线力传感器和档光片固定在小车上,用不可伸长的细线通过一个定滑轮与重物G相连,无线力传感器记录小车受到拉力的大小。在水平轨道上A、B两点各固定一个光电门,用于记录挡光片经过光电门的挡光时间。在小车上放置砝码来改变小车质量,用不同的重物G来改变拉力的大小。
(1)请将如下的实验主要步骤补充完整:
①测量小车和拉力传感器的总质量M1。正确连接所需电路。适当调节导轨两端的旋钮,以改变导轨的倾斜度,这样可以平衡小车的摩擦力。上述步骤完成后,将小车放置在导轨上,轻推小车,使之运动。可以通过 判断小车正好做匀速运动。
②把细线的一端固定在力传感器上,另一端通过定滑轮与重物G相连;将小车停在点C,由静止开始释放小车,小车在细线拉动下运动,除了光电门测量速度和力传感器测量拉力的数据以外,还应该记录的物理量为_________;
③改变小车的质量或重物的质量,重复②的操作。
(2)上表记录了试验中获取的数据,已经做了部分运算。表格中M是M1与小车中砝码质量之和,v1、v2分别是小车经过光电门A、B的瞬时速度,E为动能变化量,F是拉力传感器的拉力,W是F在A、B间所做的功。表中的E3=__________J,W3=_________J(结果保留三位有效数字)。
在用重锤下落来验证机械能守恒时,某同学按照正确的操作得出的纸带如图所示。已知打点计时器所用电源的频率为50 Hz,查得当地重力加速度g=9.80 m/s2,测得所用的重锤的质量为1.00 kg.实验中得到一条点迹清晰的纸带,把第一个点记作O,另选连续的四个点A、B、C、D作为测量点.经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.99 cm,70.18 cm,77.76 cm,85.73 cm.根据以上数据,可知重物由O点运动到C点时:
(1)重力势能的减少量等于________ J。
(2)动能的增加量等于________J(取三位有效数字).
如图1所示,为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置及数字化信息系统获得了小车加速度a与钩码的质量及小车和砝码的质量对应关系图。钩码的质量为m1,小车和砝码的质量为m2,重力加速度为g。
⑴下列说法正确的是_____。
A.每次在小车上加减砝码时,应重新平衡摩擦力
B.实验时若用打点计时器应先释放小车后接通电源
C.本实验m2应远小于m1
D.在用图象探究加速度与质量关系时,应作图象
⑵实验时,某同学由于疏忽,遗漏了平衡摩擦力这一步骤,测得,作出
图像,他可能作出图2中_____(选填“甲”、“乙”、“丙”)图线。此图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是_____。
A.小车与轨道之间存在摩擦
B.导轨保持了水平状态
C.钩码的质量太大
D.所用下车和砝码的质量太大
(3)实验时,某同学遗漏了平衡摩擦力这一步骤,若轨道水平,他测量得到的图像,如图3。设图中直线的斜率为k,在纵轴上的截距为b,则小车与木板间的动摩擦因数
=_____,钩码的质量
=_____。
(4)实验中打出的纸带如图所示.相邻计数点间的时间是0.1 s,其中,
,由此可以算出小车运动的加速度是________m/s2.(结果保留两位有效数字)