- 探究功与速度变化的关系
- 共351题
为了探究物体做功与物体速度变化的关系,现提供如图所示的器材,A为小车,连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B的限位孔,它们均置于水平放置的一端带有定滑轮的足够长的木板上,C为力传感器,不计绳与滑轮的摩擦实验时,先接通电源再松开小车,打点计时器在纸带上打下一系列点.该同学在一条比较理想的纸带上,从点迹清楚的某点开始记为0点,顺次选取5个
点,分别测量这5个点到0之间的距离,并计算出它们与0点之间的速度平方差△v2(△v2=v2-v02),填入下表:
(1)请以△v2为纵坐标,以s为横坐标在方格纸中作出△v2-s图象.
(2)若测出小车质量为0.2kg,结合图象可求得小车所受合外力的大小为______N.
(3)若该同学通过计算发现小车所受合外力小于力传感器读数,明显超出实验误差的正常范围.你认为主要原因是______.
正确答案
(1)根据描点法作出图象,如图所示:
(2)由动能定理可得:W=Fx=mv2-
mv02=
m(v2-v02)
△v2=x
则可知图象的斜率等于,由图可知,图象的斜率为2.5;合外力F=0.25N;
(3)实验中是将物体的重力充当了小车的拉力,由于小车受到桌面的摩擦力,故会使合力小于物体的重力,造成较大的误差,故应未平衡摩擦力(或小车受到的摩擦阻力的影响).措施是把木板不带定滑轮的那一端适当垫高,以平衡摩擦力.
故答案为:(1)如图所示;(2)0.25;(3)未平衡摩擦力;
某学习小组做“探究合力的功和物体速度变化关系”实验,如图甲所示,小车是在一条橡皮筋作用下弹出,沿板滑行,这时,橡皮筋对小车做的功记为W;当用2条、3条…完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次…实验时,使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致,每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出.
(1)除了图甲中已有的实验器材外,还需要导线、开关、刻度尺和______(填“交流”或“直流”)电源;
(2)实验中平衡摩擦力后,让小车在橡皮筋作用下运动,下列说法中正确的是______
A.当小车速度刚达最大时,橡皮筋处于原长状态
B.当小车速度刚达最大时,橡皮筋仍处于伸长状态
C.小车先作匀加速直线运动,后作匀减速直线运动
D.小车先作加速直线运动,后作匀速直线运动
(3)在正确操作的情况下,打在纸带上的点,并不都是均匀的,为了测量小车获得的速度,应选用纸带的______部分进行测量(填“FH”或“HK”).
正确答案
(1)打点计时器是利用电磁感应原理工作的,应使用交流电流;
(2)平衡摩擦力后,小车受到的合力等于橡皮筯的拉力,在橡皮筯拉力的作用,小车先做加速度逐渐减小的加速运动,当拉力减小到等于阻力时,合力减为零,做匀速直线运动,速度达到最大;
(3)为了测量小车获得的速度,应测量小车的最大速度即匀速直线运动的速度,故即应该选用点迹均匀的部分进行测量,所以图应选用HK部分;
故答案为:(1)交流;(2)AD;(3)HK
如图1所示,某同学在做“探究功与速度变化的关系”的实验.当小车在1条橡皮筋的作用下沿木板滑行时,橡皮筋对小车做的功记为W.当用2条、3条…橡皮筋重复实验时,设法使每次实验中橡皮筋所做的功分别为2W、3W….
(1)图中电火花计时器的工作电压是______V的交流电.
(2)实验室提供的器材如下:长木板、小车、橡皮筋、打点计时器、纸带、电源等,还缺少的测量工具是______.
(3)图中小车上有一固定小立柱,如图1给出了4种橡皮筋与小立柱的套接方式,为减小实验误差,你认为最合理的套接方式是______.
(4)在正确操作的情况下,某次所打的纸带如图2所示.打在纸带上的点并不都是均匀的,为了测量橡皮筋做功后小车获得的速度,应选用纸带的______部分进行测量(根据纸带中字母回答),小车获得的速度是______m/s.(结果保留两位有效数字)
正确答案
(1)电火花计时器的工作电压是220V的交流电.
(2)处理实验数据时需要测量两计数点间的距离,因此还需要的器材是:刻度尺.
(3)由图示可知,橡皮筋最合理的套接方式是A,以A的方式套接释放小车后,橡皮筋不会影响小车的运动.
(4)由图示纸带可知,GJ部分两点间的距离相等,小车做匀速直线运动,应选用的纸带是GJ部分;
小车获得的速度v==
=0.65m/s;
故答案为:(1)220;(2)刻度尺;(3)A;(4)GJ;0.65.
关于探究“功和物体速度变化的关系”的实验中,下列说法正确的是 ( )
正确答案
A、橡皮筋完全相同,通过增加橡皮筋的条数来使功倍增,因此不需要计算橡皮筋每次对小车做功的具体数值,故A错误;
B、实验中小车和木板间存在摩擦,实验前需要平衡摩擦力,平衡摩擦力的方法是用一个小木块垫高长木板的一端.故B正确;
C、先接通电源,待打点稳定后再释放小车,故C错误;
D、通过增加橡皮筋的条数来使功倍增,故橡皮筋每次拉伸长度必须保持一致.故D错误.
故选:B
在“探究功与物体速度变化的关系”的实验中
(1)在实验中以v2为横坐标,W为纵坐标,理论上画出的图像应为_______,说明对初速度为零的物体,外力对物体做的功W与物体最后获得的速度v的关系是_______。
(2)在实验中,为保证实验顺利完成,下列说法正确的是_______。
A. 为减小实验误差,长木板应水平放置
B. 通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加
C. 小车在橡皮筋拉力作用下做匀加速直线运动,当橡皮筋恢复原长后小车做匀速运动
D. 应选择纸带上点迹距离均匀的一段计算小车的速度
正确答案
(1)倾斜的直线;对物体做的功与物体速度的平方成正比
(2)BD
扫码查看完整答案与解析