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“大”或“小”)。
(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ΔEk–W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。
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“有”或“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A、B、C三个计数点。已知相邻计数点间的时间间隔为T,测得A、B、C三点到O点的距离分别为x1、x2、x3。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)。
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M
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__________________
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,O、A、B、C为4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)。
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O、A、B、C、D、E、F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v2–W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=____________.
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合=______,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合和△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