16.科学规律的发现离不开科学探究,而科学探究可以分为理论探究和实验探究。下面我们追寻科学家的研究足迹用两种方法探究恒力做功和物体动能变化间的关系。
Ⅰ.理论探究:
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Ⅱ.实验探究:
①某同学的实验方案如图乙所示,他想用钩码的重力表示小车受到的合外力,为了减小这种做法带来的实验误差,你认为在实验中还应该采取的两项措施是:
a.______ _▲ ___;b. _▲ ____;
②如图丙所示是某次实验中得到的一条纸带,其中A、B、C、D、E、F是计数点,相邻计数点间的时间间隔为T。距离如图。则打C点时小车的速度为 ▲ ;要验证合外力的功与动能变化间的关系,除位移、速度外,还要测出的物理量有 ▲ 。
( Ⅰ推导:牛顿第二定律得F合=ma,由运动学公式得v22-v12=2ax,由功的定义式
W合 =F合x,三式联立得W合 =![]()
Ⅱ①a.平衡摩擦力 b.钩码的重力远小于小车的总重力 ②
, 钩码的重力和小车的总质量 )
15.如图所示,是某研究性学习小组做探究“橡皮筋做的功和物体速度变化的关系”的实验,图中是小车在一条橡皮筋作用下弹出,沿木板滑行的情形,这时,橡皮筋对小车做的功记为W. 当我们用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,每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放. 小车每次实验中获得的速度由打点计时器所打的纸带测出.
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(1)除了图中的已给出的实验器材外,还需要的器材有 ;
(2)实验时为了使小车只在橡皮筋作用下运动,应采取的措施是 ;
(3)每次实验得到的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;
(4)下面是本实验的数据记录表,请将第2次、第3次……实验中橡皮筋做的功填写在对应的位置;
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橡皮筋做的功 |
10个间隔的距离S(m) |
10个间隔的时间T(s) |
小车获得的速度vn(m/s) |
小车速度的平方vn2(m/s)2 |
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1 |
W |
0.200 |
0.2 |
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2 |
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0.280 |
0.2 |
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3 |
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0.300 |
0.2 |
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4 |
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0.400 |
0.2 |
|
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5 |
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0.450 |
0.2 |
|
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(5)从理论上讲,橡皮筋做的功Wn和物体速度vn变化的关系应是Wn∝ . 请你运用数据表中测定的数据在下图所示的坐标系中作出相应的图象验证理论的正确性;
(6)若在实验中你做出的图线与理论的推测不完全一致,你处理这种情况的做法是:
.
( (1)刻度尺;
(2)把木板的末端垫起适当高度以平衡摩擦力
(3)点距均匀(1分)
(4)2W、3W、4W、5W
(5)v2 ;图像
(6)分析误差来源或改进试验方案或测量手段,重新进行试验 )
12.
某同学设计了一个探究加速度与物体所受合外力F及质量M的关系实验。图12为实验装置简图,A为小车,B为打点计时器,C为装有砂的砂桶(总质量为m),D为一端带有定滑轮的长木板。
1若保持砂和砂桶质量m不变,改变小车质量M,分别得到小车加速度a与质量M及对应的
数据如表1所示。
表1
|
次数 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
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小车加速度a/(m•s-2) |
1.98 |
1.48 |
1.00 |
0.67 |
0.50 |
|
小车质量M/kg |
0.25 |
0.33 |
0.50 |
0.75 |
1.00 |
|
质量倒数 |
4.00 |
3.00 |
2.00 |
1.33 |
1.00 |
根据表1数据,为直观反映F不变时a与M的关系,请在图13所示的方格坐标纸中选择恰当的物理量建立坐标系,并作出图线。
从图线中得到F不变时,小车加速度a与质量M之间存在的关系是 。
2某同学在探究a与F的关系时,把砂和砂桶的总重力当作小车的合外力F,作出a-F图线如图14所示,试分析图线不过原点的原因是 ,图线上部弯曲的原因是 。
3在这个实验中,为了探究两个物理量之间的关系,要保持第三个物理量不变,这种探究方法叫做 法。
( (2)1图线如答图2所示 ;
(或:a与M成反比)
2平衡摩擦力时木板倾角太大 ;
没有满足砂和砂桶的总质量远小于小车质量M。
3控制变量 )
13.用铁架台将长木板倾斜支在水平桌面上,在长木板上安放两个光电门A、 B,在一木块上粘一宽度为△的遮光条.让木块从长木板的顶端滑下,依次经过A、 B两光电门,光电门记录的时间分别为△t1和△t2.实验器材还有电源、导线、开关和米尺(图中未画出).
(1)为了计算木块运动的加速度,还需测量的物理量是
(用字母表示);用题给的条件
和你再测量的物理量表示出加速度a= ;
(2)为了测定木块与长木板间的动摩擦因数,
还需测量的物理量有
(用字母表示);用加速度a,重力加速度g,
和你再测量的物理量表示出动摩擦因数μ= .
( (1)两光电门间的距离d
(2)
(3)长木板的总长度L ,长木板的顶端距桌面的竖直高度h
(4)
)