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某实验小组做“探究动能定理”实验,装置如图甲所示。探究对象是铝块(质量小于砂桶和...

某实验小组做探究动能定理实验,装置如图甲所示。探究对象是铝块(质量小于砂桶和砂的总质量),保持其质量m不变,通过在砂桶中加砂来改变对铝块的拉力,由力传感器可测得拉力的大小F。已知当地重力加速度为g,电源频率为f

1)若把力传感器装在右侧轻绳上则实验的误差会更________(填)。

2)实验时,让砂桶从高处由静止开始下落,在纸带打出一系列的点,如图乙所示,其中0是打下的第一个点,取纸带上0~5过程进行研究,铝块动能的增加量ΔEk=_______,合外力做的功W=______(用题目和纸带中已知物理量符号表示)。

3)为了更普遍地反应铝块运动过程中功与动能增加量的关系,某同学选取0点到不同计数点过程,作出ΔEkW图象如图丙所示,他根据图像斜率的值约为_________,才得到结论:外力做的功等于动能的增加量。

 

大 (F-mg)(h+x1) 图像斜率近似为1 【解析】 (1)[1]由于滑轮的摩擦,若把力传感器装在右侧轻绳上则实验的误差会更大; (2)[2]计数点5的瞬时速度 铝块动能的增加量 [3]合外力做的功 (3)[4]由实验原理得 所以只有在图像斜率的值约为1时,才能得到结论:外力做的功等于动能的增加量。  
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某实验小组采用图甲所示的装置探究动能定理即探究小车所受合外力做功与小车动能的变化之间的关系。该小组将细绳一端固定在小车上,另一端绕过定滑轮与力传感器、重物相连。实验中,小车在细绳拉力的作用下从静止开始加速运动,打点计时器在纸带上记录小车的运动情况,力传感器记录细绳对小车的拉力大小。

1)实验中为了把细绳对小车的拉力视为小车的合外力,要完成的一个重要步骤是___

2)若实验中小车的质量没有远大于重物的质量,对本实验______影响(填没有);

3)实验时,下列物理量中必须测量的是______

A.长木板的长度L      B.重物的质量m      C.小车的总质量M

4)实验中,力的传感器的示数为F,打出的纸带如图乙。将打下的第一个点标为O,在纸带上依次取ABC三个计数点。已知相邻计数点间的时间间隔为T,测得ABC三点到O点的距离分别为x1x2x3。则从打O点到打B点过程中,探究结果的表达式是:___________(用题中所给字母表示)。

 

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某实验小组利用图示装置进行“探究动能定理”的实验,实验步骤如下:

A.挂上钩码,调节长木板的倾角,轻推小车后,使小车能沿长木板向下做匀速运动;调整光电门与斜面垂直;

B.取下轻绳和钩码,保持A中调节好的长木板倾角不变,接通光电门电源然后让小车从长木板顶端静止下滑,记录小车通过光电门的时间t

C.重新挂上细绳和钩码,改变钩码的个数,重复A到B的步骤.

回答下列问题:

(1)按上述方案做实验,长木板表面粗糙对实验结果是否有影响?__________(填“是”或“否”);

(2)若要验证动能定理的表达式,已知遮光条的宽度d,还需测量的物理量有______(多选项)

A.悬挂钩码的总质量m     

B.长木板的倾角θ

C.小车的质量        

D.释放小车时遮光条正中间到光电门沿斜面距离L

E.释放小车时小车前端到光电门沿斜面距离L

(3)根据实验所测的物理量,动能定理的表达式为:________(重力加速度为g

(4)本实验采用光电门测速,造成速度测量误差,具体的原因是__________________

 

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利用图甲所示装置可以进行下列实验:实验中,小车碰到制动挡板时,钩码尚未到达地面。

①研究匀变速直线运动;

②验证牛顿运动定律;

③探究动能定理

1)在上述实验中,______需平衡摩擦阻力(选填实验序号)。

2)为了保证细绳的拉力等于小车所受的合外力,以下操作必要的是_____(选填选项前的字母)。

A.在未挂钩码时,将木板的右端垫高以平衡摩擦力

B.在悬挂钩码后,将木板的右端垫高以平衡摩擦力

C.调节木板左端定滑轮的高度,使牵引小车的细绳与木板平行

D.实验中控制钩码质量远小于小车的总质量

3)图乙是某次实验中打出纸带的一部分,OABC4个相邻的计数点(每两个相邻的计数点间还有4个点未画出)。已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz,则在打出B点时小车的速度大小为______m/s(保留2位有效数字)。

 

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为了探究动能改变与合外力做功的关系,某同学设计了如下实验方案:

A.第一步他把带有定滑轮的木板有滑轮的一端垫起,把质量为M的滑块通过细绳与质量为m的带夹重锤相连,然后跨过定滑轮,重锤夹后连一纸带,穿过打点计时器,调整木板倾角,直到轻推滑块后,滑块沿木板匀速运动,如图甲所示.

B.第二步保持木板的倾角不变,将打点计时器安装在木板靠近滑轮处,取下细绳和重锤,将滑块与纸带相连,使其穿过打点计时器,然后接通电源释放滑块,使之从静止开始加速运动,打出纸带,如图乙所示.打出的纸带如图丙所示:

试回答下列问题:

1)已知OABCDEF相邻计数点的时间间隔为Δt,根据纸带求滑块速度,当打点计时器打A点时滑块速度=_______,打点计时器打B点时滑块速度=____________

2)已知重锤质量m,当地的重力加速度g,要测出某一过程合外力对滑块做的功,还必须测出这一过程滑块________________(写出物理量名称及符号),合外力对滑块做功的表达式=____________

3)测出滑块运动OA段、OB段、OC段、OD段、OE段合外力对滑块所做的功以及.以v2为纵轴,以W为横轴建立坐标系,描点作出v2W图象,可知它是一条过坐标原点的倾斜直线,若直线斜率为k,则滑块质量M=____________

 

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用如图甲所示的实验装置完成探究动能定理实验.请补充完整下列实验步骤的相关内容:

 1)用天平测量小车和遮光片的总质量M、砝码盘的质量m0;用游标卡尺测量遮光片的宽度d,游标卡尺的示数如图乙所示,其读数为______ cm;按图甲所示安装好实验装置,用米尺测量两光电门之间的距离s

2)在砝码盘中放入适量砝码;适当调节长木板的倾角,直到轻推小车,遮光片先后经过光电门A和光电门B的时间相等;

3)取下细绳和砝码盘,记下砝码盘中砝码的质量m

4)让小车从靠近滑轮处由静止释放,用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间△tA和△tB

5)步骤(4)中,小车从光电门A下滑至光电门B过程合外力做的总功W=______,小车动能变化量△Ek=______(用上述步骤中的物理量表示,重力加速度为g),比较W和△Ek的值,找出两者之间的关系;

6)重新挂上细线和砝码盘,改变砝码盘中砝码质量,重复(2)~(5)步骤.

7)本实验中,以下操作或要求是为了减小实验误差的是______

A.尽量减小两光电门间的距离s

B.调整滑轮,使细线与长木板平行

C.砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量

 

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