题目内容
7.某小组同学用实验小车去撞击同一木块来研究小车的动能与小车的质量和速度直接的关系,实验时利用了DIS装置精确地测出了小车撞击木块时的速度,小车撞击木块后与木块一起向前滑动,该同学借用木块滑动的距离来反映小车动能的大小,记录的实验数据如下表所示.为了进一步探究动能与所测物理量间的数值关系,他们进行了适量的运算,将结果记录在表中最后一列中| 实验序号 | 小车质量(千克) | 小车速度(米/秒) | 木块滑动距离(米) | 小车速度的平方(米/秒)2 |
| 1 | 0.20 | 0.7071 | 0.2 | 0.5000 |
| 2 | 0.40 | 0.5000 | 0.2 | 0.2500 |
| 3 | 0.60 | 0.4083 | 0.2 | 0.1667 |
| 4 | 0.20 | 1.0000 | 0.4 | 1.0000 |
| 5 | 0.40 | 0.7071 | 0.4 | 0.5000 |
| 6 | 0.60 | 0.5773 | 0.4 | 0.3333 |
| 7 | 0.20 | 1.225 | 0.6 | 1.5000 |
| 8 | 0.40 | 0.8660 | 0.6 | 0.7500 |
| 9 | 0.60 | 0.7071 | 0.6 | 0.5000 |
(2)若用0.80千克的小车进行第10次试验,当小车的速度是0.612米/秒(结果精确到0.001)时,木块滑动的距离与第9次实验相同
(3)综合分析比较表中的数据及相关条件,得到的结论是①小车的质量与速度的平方的乘积相同时,小车动能相同;
②小车的质量与速度的平方的乘积不同时,小车动能不同,且乘积越大,小车的动能也越大.
分析 (1)在物理实验中通过多次测量获得数据,有的是通过多次测量获得数据,求平均值来减小实验误差;有的是通过多次测量获得多组数据,来寻找一定的规律,避免结论的偶然性;
(2)通过分析表中的数据可以找出木块滑动的距离(即小车动能的大小)与小车的质量和速度的关系,知道小车的质量和木块滑动距离求出小车的速度;
(3)根据我们已知的动能影响因素是质量和速度,从表中的相关数据中找出有用信息,得出结论.
解答 解:(1)本实验是研究小车的动能与小车的质量和速度直接的关系,目的是发现规律,避免偶然性.
本实验进行多组实验的目的是:通过多次测量获得多组数据,来寻找一定的规律.
(2)由表中数据可得,木块滑动的距离(反映小车动能的大小)与小车的质量和速度的关系是s=2mv2,
小车的质量m=0.80kg,木块滑动的距离s=0.6m,
则小车的速度v=$\sqrt{\frac{s}{2m}}$=$\sqrt{\frac{0.6}{2×0.80}}$m/s≈0.612m/s.
或分析比较实验次数1、2、3及相关条件,
分析实验1数据可知,质量与速度的平方相乘,即0.20×0.5000=0.1;
分析实验2数据可知,质量与速度的平方相乘,即0.40×0.2500=0.1;
分析实验3数据可知,质量与速度的平方相乘,即0.60×0.1667=0.1;
三次实验的质量与速度平方的乘积相等,而木块滑动的距离都是0.2m,说明动能相等,
同理分析比较4、5、6或7、8、9及相关条件,质量与速度平方的乘积都相等,而木块滑动的距离都也都相等,说明动能相等,
可得出的初步结论是:小车的质量与速度的平方的乘积相同时,小车的动能相同;
要使第10次实验木块滑动的距离与第9次实验相同,两次实验小车的动能相同,则m9${v}_{9}^{2}$=m10${v}_{10}^{2}$,
所以小车的速度v10=$\sqrt{\frac{{m}_{9}{v}_{9}^{2}}{{m}_{10}}}$=$\sqrt{\frac{0.60kg×0.5000{m}^{2}/{s}^{2}}{0.80kg}}$≈0.612m/s.
(3)由(2)可知,分析比较实验次数1、2、3或4、5、6或7、8、9及相关条件,可得出的初步结论是:小车的质量与速度的平方的乘积相同时,小车的动能相同;
分析比较实验次数1、4、7及相关条件,
分析实验1数据可知,质量与速度的平方相乘,即0.20×0.5000=0.1;
分析实验4数据可知,质量与速度的平方相乘,即0.20×1.0000=0.2;
分析实验7数据可知,质量与速度的平方相乘,即0.20×1.5000=0.3;
三次实验的质量与速度平方的乘积越大,木块滑动距离越远,说明动能越大,
同理分析比较2、5、8或3、6、9及相关条件,质量与速度平方的乘积不相等,而木块滑动的距离都也都不相等,乘积越大,小车的动能也越大,
可得出的初步结论是:小车的质量与速度的平方的乘积不同时,小车动能不同,且乘积越大,小车的动能也越大;
综合分析比较表中的数据及相关条件,得到的结论是:
①小车的质量与速度的平方的乘积相同时,小车动能相同;
②小车的质量与速度的平方的乘积不同时,小车动能不同,且乘积越大,小车的动能也越大.
故答案为:(1)通过多次测量获得多组数据,来寻找一定的规律;
(2)0.612;
(3)①小车的质量与速度的平方的乘积相同时,小车动能相同;
②小车的质量与速度的平方的乘积不同时,小车动能不同,且乘积越大,小车的动能也越大.
点评 该题考查了采用控制变量法探究影响运动大小的因素,表中数据很多,需要学生从大量的数据中筛选出有用的信息进行解析,考查了学生的数据分析处理能力,有一定的难度.
| A. | 重物应落在抛出处的后方 | B. | 重物应落在抛出处的前方 | ||
| C. | 重物应落在抛出处的下方 | D. | 重物应落在抛出处的右方 |
| A. | 甲杯中盐水的密度大于乙杯中盐水的密度 | |
| B. | 甲杯中盐水的密度小于乙杯中盐水的密度 | |
| C. | 鸡蛋在甲杯中受到的浮力大于乙杯中受到的浮力 | |
| D. | 鸡蛋在甲杯中受到的浮力大于它受到的重力 |