题目内容

某同学用如图1所示的实验装置探究小车动能变化与合外力对它所做功的关系.图中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为弹簧测力计,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.
a.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O点,顺次选取5个点,分别测量这5个点到O之间的距离,并计算出它们与O点之间的速度平方差△V2(△V2=V 2-V 02),填入下表:
点迹 s/cm CpAB纸带△v2/m2s2
O / /
1 1.60 0.04
2 3.60 0.09
3 6.00 0.15
4 7.00 0.18
5 9.20 0.23
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若测出小车质量为0.2kg,结合图象2可求得小车所受合外力的大小为
 
N
b.若该同学通过计算发现小车所受合外力小于测力计读数,明显超出实验误差的正常范围.你认为主要原因是
 
,实验操作中改进的措施是
 
分析:(1)根据图象用直线将点相连,误差较大的点舍去;结合动能定理的表达式分析图象的可得出图象中有关合外力表达式;
(2)实验中将拉力作为了合力,但若不平衡摩擦力,则会造成较大的误差.
解答:解:(1)由动能定理可得:W=Fx=
1
2
mv2-
1
2
mv02=
1
2
m(v2-v02
△v2=
2F
m
x

则可知图象的斜率等于
2F
m
,由图可知,图象的斜率为2.5;合外力F=0.25N;
(2)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)0.25;(2)未平衡摩擦力;把木板不带定滑轮的那一端适当垫高,以平衡摩擦力
点评:对于实验的考查应要注意实验的原理,通过原理体会实验中的数据处理方法及仪器的选择;有条件的最好亲手做一下实验.
练习册系列答案
相关题目
(1)某同学用如图1所示的装置进行“验证动量守恒定律”的实验:

①先测出可视为质点的两材质相同滑块A、B的质量分别为m、M及滑块与桌面间的动摩擦因数μ.
②用细线将滑块A、B连接,使A、B间的轻弹簧处于压缩状态,滑块B恰好紧靠桌边.
③剪断细线,测出滑块B做平拋运动的水平位移x1,滑块A沿水平桌面滑行距离为x2(未滑出桌面).
为验证动量守恒定律,写出还需测量的物理量及表示它们的字母
物体B下落的高度h
物体B下落的高度h
;如果动量守恒,需要满足的关系式为
Mx1
g
2h
═m
2gμx2
Mx1
g
2h
═m
2gμx2

(2)某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究功和动能变化的关系,如图2所示,他们将拉力传感器固定在小车上,用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连,用拉力传感器记录小车受到拉力的大小.在水平桌面上相距50.0cm的A、B两点各安装一个速度传感器,记录小车通过A、B时的速度大小.小车中可以放置砝码.
(Ⅰ)实验中木板略微倾斜,这样做目的是
CD
CD

A.是为了使释放小车后,小车能匀加速下滑
B.是为了增大小车下滑的加速度
C.可使得细线拉力做的功等于合力对小车做的功
D.可使得小车在未施加拉力时做匀速直线运动
(Ⅱ)实验主要步骤如下:
①测量
小车、砝码
小车、砝码
和拉力传感器的总质量M1;把细线的一端固定在拉力传感器上,另一端通过定滑轮与钩码相连;正确连接所需电路.
②将小车停在C点,接通电源,
静止释放小车
静止释放小车
,小车在细线拉动下运动,记录细线拉力及小车通过A、B时的速度.
③在小车中增加砝码,或增加钩码个数,重复②的操作.
(Ⅲ)下表是他们测得的一组数据,其中M1是传感器与小车及小车中砝码质量之和,|v
 
2
2
-v
 
2
1
|是两个速度传感器记录速度的平方差,可以据此计算出动能变化量△E,F是拉力传感器受到的拉力,W是拉力F在A、B间所做的功.表格中△E3=
0.600
0.600
,W3=
0.610
0.610
 (结果保留三位有效数字).
次数 M1/kg |v
 
2
2
-v
 
2
1
|/(m/s)2
△E/J F/N W/J
1 0.500 0.760 0.190 0.400 0.200
2 0.500 1.65 0.413 0.840 0.420
3 0.500 2.40 △E3 1.220 W3
4 1.000 2.40 1.20 2.420 1.21
5 1.000 2.84 1.42 2.860 1.43
某同学用如图1所示的实验装置进行“探究功与速度变化的关系”的实验.图中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,它们均置于长木板上.实验时,通过改变橡皮筋的条数让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W…,通过打点计时器打下的纸带来测定小车获得的速度v1、v2、v3….请回答下面几个问题:
(1)在本实验中,小车会受到阻力的作用,这时需要使木板倾斜作为补偿,下列操作正确的是
B
B

A.不挂橡皮筋,轻轻推一下小车,能够加速下滑即可
B.不挂橡皮筋,轻轻推一下小车,能够匀速下滑即可
C.小车在橡皮筋的拉力作用下,能够加速下滑即可
D.小车在橡皮筋的拉力作用下,能够匀速下滑即可
(2)用一根橡皮筋套住小车,拉至某个位置,先接通电源再释放小车,打点计时器在纸带上打下一系列的点.已知打点计时器使用的交流电周期为0.02s.其中一次得到的纸带如图2所示,应选图中的
CD
CD
 段(填AB或CD)来计算小车的速度v,计算结果为v=
0.36
0.36
m/s.
(3)本实验使用的橡皮筋总数是6根,实验中W、v、v2的数据已记录在下面表格中,并根据数据画出了W-v和W-v2的图象如图3所示.甲、乙两个图象中,
图象可以比较直观地得出功与速度变化的关系.
W/W v/m?s-1 v2/m2?s-2
0 0 0
1 0.80 1.21
2 1.10 0.45
3 1.35 1.82
4 1.73 3.00
5 1.73 3.00
6 1.89 3.57

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