- 探究功与速度变化的关系
- 共56题
为了“验证动能定理”,某实验小组设计出了甲、乙两种方案,如图所示。
(1)利用甲图的实验方案进行实验时,满足_______条件时可以用砂及桶的总重力代替细线的拉力。
(2)利用乙图的实验方案,不但能够完成本实验,还可以测出小车在水平木板上运动过程中系统受到的摩擦力大小,请你简要写出测量摩擦力的方法_______。
正确答案
(1)砂及桶的质量远远小于小车质量
(2)调整小桶内沙子质量,轻推小车,使小车拖动纸带做匀速运动,则弹簧秤的示数等于小车受到的阻力大小
解析
(1)根据牛顿第二定律,有
对砂及桶,有 mg﹣T=ma
对小车,有 T=Ma
解得
T=,故当M>m时,有T≈mg,即满足砂及桶的质量远远小于小车质量时,可以用砂及桶的总重力代替细线的拉力;
(2)调整小桶内沙子质量,轻推小车,使小车拖动纸带做匀速运动,则弹簧秤的示数等于小车受到的阻力大小。
知识点
11.如图,“验证变力做功的动能定理”的实验装置放置在水平桌面上,两块磁铁分别安装于力传感器和小车对应位置,且同性磁极相对,两挡光片宽均为1cm。
(1)让小车向力传感器方向运动,挡光片a经过光电门传感器时测得此时小车速度v0,同时触发力传感器以及位移传感器工作,磁力对小车做 功(选填“正”或“负”),挡光片b(a、b间距为5cm)经过光电门时再次测得此时小车的速度vt,同时(实际有一定延时)触发传感器停止工作。
(2)计算机上显示出F-s图像,计算出 即为此过程变力做功W。
(3)某同学测得小车及车上传感器、磁铁等总质量m=0.180kg,v0=0.341m/s,vt=0.301m/s,则小车动能的变化量ΔEk= J,他选取如下图所示的选择区域后,计算机自动计算出变力做功W,发现W与ΔEk相差较大,其主要原因是 。
正确答案
见解析。
解析
(1)负
(2)图线包围的面积
(3)-0.0023,选择区域过大
知识点
23.某实验小组利用如图10所示的装置探究功和动能变化的关系,他们将宽度为d的挡光片固定在小车上,用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与砝码盘相连,在水平桌面上的A、B两点各安装一个光电门,记录小车通过A、B时的遮光时间,小车中可以放置砝码.
实验主要步骤如下:
①将小车停在C点,在砝码盘中放上砝码,小车在细线拉动下运动,记录此时小车及小车中砝码的质量之和为M,砝码盘和盘中砝码的总质量为m,小车通过A、B时的遮光时间分别为、
,则小车通过A、B过程中动能的变化量ΔE=_______(用字母M、
、
、d表示).
②在小车中增减砝码或在砝码盘中增减砝码,重复①的操作.
③如图11所示,用游标卡尺测量挡光片的宽度d =_______cm.
下表是他们测得的多组数据,其中是小车及小车中砝码质量之和,|v2-v12| 是两个速度的平方差,可以据此计算出动能变化量ΔE,F是砝码盘及盘中砝码的总重力,W是F在A、B间所做的功.表格中ΔE3=____,W3=____(结果保留三位有效数字) .
若在本实验中没有平衡摩擦力,假设小车与水平长木板之间的动摩擦因数为.利用上面的实验器材完成实验,保证小车质量不变,改变砝码盘中砝码的数量(取绳子拉力近似为砝码盘及盘中砝码的总重力),测得多组m、
、
的数据,并得到m与
的关系图像如图12.已知图像在纵轴上的截距为b,直线PQ的斜率为k,A、B两点的距离为s,挡光片的宽度为d,求解
=_______(用字母b、d、s、k、g表示).
正确答案
见解析。
解析
①;
③0.550cm; 0.600J ; 0.610J;
知识点
(1)某学生用螺旋测微器在测定某一金属丝的直径时,测得的结果如图5甲所示,则该金属丝的直径d= mm。
另一位学生用游标尺上标有20等分刻度的游标卡尺测一工件的厚度,测得的结果如图5乙所示,则该工件的厚度L= cm。
(2)为了探究动能定理,一位同学设计了如图6所示的实验装置。他先固定并调整斜槽,让末端O点的切线水平,再将一木板竖直放置并固定,木板到斜槽末端O的水平距离为s,使小球从斜槽上某一标记点由静止释放,若小球到达斜槽底端时下落的高度为H、小球从O点做平抛运动击中木板时下落的高度为y。
①假定斜槽光滑,小球由静止滑下到击中木板的过程中,满足动能定理的关系式为:__________;利用此装置还可以做______________实验;
②若斜槽倾角为θ,小球与斜槽之间的动摩擦因数为μ(只考虑滑动摩擦力,且小球与水平槽之间的摩擦不计),小球由静止滑下到击中木板的过程中,满足动能定理的关系式是:___________;
③改变小球在斜槽上的释放位置,进行多次测量,能得到多组关于H和y的数据,若以H为横坐标,从①、②中的关系式可知以_______为纵坐标,通过描点作图,能得到一条倾斜的直线。
正确答案
见解析。
解析
(1)①1.771(1.770~1.773均正确);
②0.895
(2)①;验证机械能守恒定律;
②;
③
知识点
23.某实验小组利用如图10所示的装置探究功和动能变化的关系,他们将宽度为d的挡光片固定在小车上,用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与砝码盘相连,在水平桌面上的A、B两点各安装一个光电门,记录小车通过A、B时的遮光时间,小车中可以放置砝码.
实验主要步骤如下:
①将小车停在C点,在砝码盘中放上砝码,小车在细线拉动下运动,记录此时小车及小车中砝码的质量之和为M,砝码盘和盘中砝码的总质量为m,小车通过A、B时的遮光时间分别为、
,则小车通过A、B过程中动能的变化量ΔE=_______(用字母M、
、
、d表示).
②在小车中增减砝码或在砝码盘中增减砝码,重复①的操作.
③如图11所示,用游标卡尺测量挡光片的宽度d =_______cm.
下表是他们测得的多组数据,其中是小车及小车中砝码质量之和,|v2-v12| 是两个速度的平方差,可以据此计算出动能变化量ΔE,F是砝码盘及盘中砝码的总重力,W是F在A、B间所做的功.表格中ΔE3=____,W3=____(结果保留三位有效数字) .
若在本实验中没有平衡摩擦力,假设小车与水平长木板之间的动摩擦因数为.利用上面的实验器材完成实验,保证小车质量不变,改变砝码盘中砝码的数量(取绳子拉力近似为砝码盘及盘中砝码的总重力),测得多组m、
、
的数据,并得到m与
的关系图像如图12.已知图像在纵轴上的截距为b,直线PQ的斜率为k,A、B两点的距离为s,挡光片的宽度为d,求解
=_______(用字母b、d、s、k、g表示).
正确答案
见解析。
解析
①;
③0.550cm;
0.600J ;
0.610J;
知识点
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