题目内容
【题目】为了探究合力做功与物体动能变化的关系,某实验小组设计了如下实验方案:木板左端固定着一个挡板,一根轻质弹簧左端可以拴在挡板上,右端可以拴住一个滑块,滑块右端拴着一根细线,细线跨过木板右端的定滑轮,拴着一个重锤,重锤右侧有一个遮光片,当弹簧的长度为原长时,遮光片恰好处于光电门A处,光电门A和B分别连接计时器(图中未画出)。已知弹性势能的表达式为Ep=k(Δx)2,忽略滑轮摩擦及空气阻力。实验步骤如下:
(1)简述平衡摩擦力的方法:___________________________________________。
(2)在挡板和滑块间连接好弹簧,保持木板倾角不变,将弹簧分别拉长Δx、2Δx、3Δx、4Δx、…后,从静止释放滑块,分别记下遮光片通过光电门A的时间t1、t2、t3、t4、…。若将前3次实验中弹簧对小物块做的功分别记为W1、W2、W3,则W1∶W2∶W3=________;
(3)若以W为纵坐标、为横坐标作图,则得到的图象近似是________(填“一条直线”或“一条曲线”)。
(4)实验中, ________(填“必须”或“可以不”)测量遮光片的宽度。________(填“必须”或“可以不”)测量滑块和重锤的质量。
【答案】 (1)将木板右侧垫起一定高度,是遮光片通过两光电门的时间相同 (2)1:4:9 (3)一条直线 可以不 可以不
【解析】(1) 将木板右侧垫起一定高度,滑块不连弹簧时,让滑块由静止释放,当重锤上的遮光片通过两光电门的时间相同时,说明重锤做匀速直线运动,即滑块做匀速直线运动,即平衡了摩擦力;
(2)由功的定义式: ,所以;
(3)根据能量守恒可知:弹簧弹力所做的功等于滑块与重锤动能增加之和,(其中滑块重力势能的减小等于重锤重力势能的增加)即, ,(其中d为遮光片的宽度),所以得到的图象近似一条直线;
(4)根据能量守恒可知: ,实验中只要得到,当弹簧伸长量与
遮光片通过光电门A的时间成反比即可,所以实验中可以不测量遮光片的宽度,也可以不测量滑块和重锤的质量。
【题目】如图所示是某同学探究加速度与力、质量关系的实验装置。将一辆小车放在光滑的水平板上,小车前端系上细绳,绳的另一端跨过定滑轮挂一小盘,盘里放适量的砝码,盘与砝码的总质量为m,车后端连一纸带,穿过打点计时器限位孔,小车运动时带动纸带运动,通过打点计时器记录下小车运动的情况。
该同学通过在小车上加减砝码改变小车的质量M,通过在盘中增减砝码改变小车所受的合力F,研究纸带算出小车运动的加速度a,几次实验数据记录如下表:
次 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
M/kg | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.25 | 1.50 | 2.00 | 2.50 |
F/N | 0.25 | 0.50 | 0.75 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 |
a/(ms-2) | 0.25 | 0.51 | 0.74 | 0.99 | 0.80 | 0.67 | 0.50 | 0.40 |
(1)实验中盘与砝码的总质量远小于小车质量时,细绳对小车的拉力可以近似认为等于______________________;
(2)在实验中为了探究小车的加速度与力和质量的关系,该同学采用了先保持小车质量M不变,研究另两个量间的关系,这种方法叫做______________;
(3)通过表中1—4列数据可得到的结论是:_____________________________;
通过表中4—8列数据可得到的结论是:______________________________。
(4)、在本实验中,用改变砝码的办法来改变小车的作用力F,用打点计时器测出小车的加速度a,得出若干组F和a的数据,然后根据测得的数据作出如图a-F图线,发现图线既不过原点,又不是直线,原因是
_____________________
A、没有平衡摩擦力,且小车质量较大
B、平衡摩擦力时,所垫木板太高,且小盘和砝码的质量较大
C、平衡摩擦力时,所垫木板太低,且小盘和砝码的质量较大
D、平衡摩擦力时,所垫木板太高,且小车质量较大