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)。
某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系。弹簧秤固定在一合适的木板上,桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮,细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接。在桌面上下画出两条平行线MN、PQ,并测出间距。开始时将木板置于MN处,现缓慢向瓶中加水,直到木板刚刚开始运动为止,记下弹簧秤的示数F0,以此表示滑动摩擦力的大小。再将木板放回原处并按住,继续向瓶中加水后,记下弹簧秤的示数F1,然后释放木板,并用秒表记下木板运动到PQ处的时间
。
①木板的加速度可以用、
表示为
= ;为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是(一种即可) 。
②改变瓶中水的质量重复实验,确定加速度与弹簧秤示数F1的关系。下列图象能表示该同学实验结果的是
。
③用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比,它的优点是 。
a.可以改变滑动摩擦力的大小;
b.可以更方便地获取多组实验数据;
c.可以比较精确地测出摩擦力的大小;
d.可以获得更大的加速度以提高实验精度。
兴趣小组为测一遥控电动小车的额定功率,进行了如下实验:
①用天平测出电动小车的质量为0.4kg;
②将电动小车、纸带和打点计时器按如图所示安装;
③接通打点计时器(其打点周期为0.02s);
④使电动小车以额定功率加速运动,达到最大速度一段时间后关闭小车电源,待小车静时再关闭打点计时器(设小车在整个过程中小车所受的阻力恒定)。
在上述过程中,打点计时器在纸带上所打的部分点迹如图所示。
请你分析纸带数据,回答下列问题(计算结果取三位有效数字):
(1)该电动小车运动的最大速度为m/s;
(2)该电动小车被关闭电源后加速度大小为m/s2;
(3)该电动小车的额定功率为W。
某同学在家中尝试验证平行四边形定则,他找到三条相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物,以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子,设计了如下实验:将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子A、B上,另一端与第三条橡皮筋连接,结点为O,将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物.
(1)为完成该实验,下述操作中不必需的是________.
A.测量细绳的长度 | B.测量橡皮筋的原长 |
C.测量悬挂重物后橡皮筋的长度 | D.记录悬挂重物后结点O的位置 |
(2)钉子位置固定,欲利用现有器材,改变条件再次验证,可采用的方法是___________.
(1)图9中;游标卡尺的示数是mm。螺旋测微器的示数是mm。
(2)在“验证机械能守恒定律”的实验中:
①某同学用图10甲所示装置进行实验,得到如图10乙所示的纸带,A、B、C、D、E为连续的四个点,交流电的频率为50Hz,测出点A,C间的距离为14.77cm,点C,E间的距离为16.33cm,已知当地重力加速度为9.8m/s2,重锤的质量为
,则重锤在下落过程中受
到的平均阻力大小
。
②某同学上交的实验报告显示重锤增加的动能略大于重锤减少的重力势能,则出现这一问题的原因可能是(填序号)。
A.重锤的质量测量错误 | B.该同学自编了实验数据 |
C.交流电源的频率不等于50HZ | D.重锤下落时受到的阻力过大 |
某同学在做平抛运动实验时得到了如图8所示的物体运动轨迹,a、b、c三点的位置在运动轨迹上已标出。则:
(1)小球平抛的初速度为m/s。(g取10m/s2)
(2)小球开始做平抛运动的位置坐标为cm,
cm。
(3)小球运动到b点的速度为m/s。