13.(08年广东卷)某实验小组采用图所示的装置探究“动能定理”,图中小车中可放置砝码,实验中,小车碰到制动装置时,钩码尚未到达地面,打点针时器工作频率为50 Hz.
(1)实验的部分步骤如下:
①在小车中放入砝码,把纸带穿过打点计时器,连在小车后端,用细线连接小车和钩码;
②将小车停在打点计时器附近, , ,小车拖动纸带,打点计时器在纸带上打下一列点, ;
③改变钩码或小车中砝码的数量,更换纸带,重复②的操作。
(2)图是钩码质量为0.03 kg,砝码质量为0.02 kg时得到的一条纸带,在纸带上选择起始点0及A、B、C、D和E五个计数点,可获得各计数点到0的距离5及对应时刻小车的瞬时速度v,请将C点的测量结果填在表1中的相应位置.
(3)在上车的运动过程中,对于钩码、砝码和小车组成的系统,
做正功, 做负功.
(4)实验小组根据实验数据绘出了图中的图线(其中Δv2=v2-v20),根据图线可获得的结论是 .要验证“动能定理”,还需要测量的物理量是摩擦力是 .
表1纸带的测量结果
测量点 |
S/cm |
r/(m·s-1) |
0 |
0.00 |
0.35 |
A |
1.51 |
0.40 |
B |
3.20 |
0.45 |
C |
|
|
D |
7.15 |
0.54 |
E |
9.41 |
0.60 |
答案:(1)②接通电源、释放小车 断开开关
(2)5.06 0.49 (3)钩砝的重力 小车受摩擦阻力
(4)小车初末速度的平方差与位移成正比 小车的质量
2005-2007年力学实验
8.(08年江苏卷)某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律.弧形轨道末端水平,离地面的高度为H。将钢球从轨道的不同高度h处静止释放,钢球的落点距轨道末端的水平距离为s.
(1)若轨道完全光滑,s2与h的理论关系应满足s2= (用H、h表示).
(2)该同学经实验测量得到一组数据,如下表所示:
h(10-1m) |
2.00 |
3.00 |
4.00 |
5.00 |
6.00 |
s2 (10-1m2) |
2.62 |
3.89 |
5.20 |
6.53 |
7.78 |
请在坐标纸上作出s2--h关系图.
(3)对比实验结果与理论计算得到的s2--h关系图线(图中已画出),自同一高度静止释放的钢球,水平抛出的速率
(填“小于”或“大于”)理论值.
(4)从s2--h关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率差十分显著,你认为造成上述偏差的可能原因是 .
答案:(1)4Hh(2)见图
(3)小于 (4)摩擦,转动(回答任一即可)
解析:(1)根据机械能守恒,可得离开轨道时速度为,由平抛运动知识可求得时间为
,可得
.
(2)依次描点,连线,注意不要画成折线。
(3)从图中看,同一h下的s2值,理论值明显大于实际值,而在同一高度H下的平抛运动水平射程由水平速率决定,可见实际水平速率小于理论速率。
(4)由于客观上,轨道与小球间存在摩擦,机械能减小,因此会导致实际值比理论值小。小球的转动也需要能量维持,而机械能守恒中没有考虑重力势能转化成转动能的这一部分,也会导致实际速率明显小于“理论”速率(这一点,可能不少同学会考虑不到)。