题目内容

9．在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中，某实验小组采用如图甲所示的装置．实验步骤如下：
①把纸带的一端固定在小车的后面，另一端穿过打点计时器
②改变木板的倾角，以重力的一个分力平衡小车及纸带受到的摩擦力
③用细线将木板上的小车通过一个定滑轮与悬吊的砂桶相连
④接通电源，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，测出x、x1、x2（如图乙所示），查得打点周期为T．

判断重力的一个分力是否已与小车及纸带受到的摩擦力平衡的直接证据是打点纸带上点迹分布均匀．
本实验还需直接测量的物理量是：砂和砂桶的质量m和小车的质量M（并用相应的符号表示），本实验中小车质量和砂桶及砂的总质量应满足的关系是：m＜＜M
探究结果的表达式是$mgx=\frac{1}{2}M[{（\frac{{x}_{2}}{2T}）}^{2}-{（\frac{{x}_{1}}{2T}）}^{2}]$．（用相应的符号表示）

分析 平衡摩擦力是用重力的下滑分量来平衡小车受到的摩擦力，故最简洁的方法是调节木板倾角，使小车恰能匀速下滑；本题“探究恒力做功与动能改变的关系”，则要知道恒力的大小，和小车的动能，所以要测量小车的质量M、砂及砂桶的质量m；要探究的结论是合外力做的功等于小车动能的变化量．

解答 解：如果已经平衡好摩擦力，则此时小车做匀速运动，打点纸带上点迹分布均匀．
本题“探究恒力做功与动能改变的关系”，则要知道恒力的大小，和小车的动能，所以要测量小车的质量M、砂及砂桶的质量m，
为保证细绳对小车的拉力近似等于砝码或砂和砂桶的重力，应满足小车的质量M＞＞m，
合外力对小车做的功为W=mgx
小车从A运动到B动能的变化量$△{E}_{K}=\frac{1}{2}{{Mv}_{2}}^{2}-\frac{1}{2}M{{v}_{1}}^{2}$=$\frac{1}{2}M[{（\frac{{x}_{2}}{2T}）}^{2}-{（\frac{{x}_{1}}{2T}）}^{2}]$
所以探究结果的表达式是mgx=$\frac{1}{2}M[{（\frac{{x}_{2}}{2T}）}^{2}-{（\frac{{x}_{1}}{2T}）}^{2}]$
故答案为：打点纸带上点迹分布均匀；砂和砂桶的质量m和小车的质量M；m＜＜M；$mgx=\frac{1}{2}M[{（\frac{x_2}{2T}）^2}-{（\frac{x_1}{2T}）^2}]$

点评 “探究恒力做功与动能改变的关系”与“探究加速度与力、质量的关系”有很多类似之处，在平时学习中要善于总结、比较，提高对实验的理解能力．

练习册系列答案
相关题目
19．如图所示，置于水平地面上的斜面体始终保持静止，当小物体沿斜面体的斜面下滑时（　　）
A．若匀速下滑，则斜面体对小物体的作用力竖直向下
B．若加速下滑，则斜面体对小物体的作用力竖直向上
C．若匀速下滑，则斜面体对地面没有摩擦力作用
D．若加速下滑，则斜面体对地面没有摩擦力作用
20．科学实验是人们认识自然的重要手段．一学生测量自行车在行驶中所受的阻力系数k（阻力对重力的比值），他依次做了以下事项：
（1）找一段平直的路面，并在路面上画一道起点线；
（2）以较大速度骑车驶过起点线，并在通过起点线时按动秒表开始计时；
（3）当车驶过起点线后就不再蹬车，让自行车依靠惯性沿直线继续前进；
（4）自行车停下，立即按下秒表停止计时，记录自行车行驶时间t，同时记下终点位置；
（5）量出起点线到终点的距离L．
根据上述操作，可测出自行车在行驶中的阻力系数k=$\frac{2L}{g{t}^{2}}$．．
17．一物体沿半径为R的圆周运动一周，其位移的大小和路程分别是（　　）
A．2πR，0B．0，2πRC．2 R，2πRD．0，2 R
4．如图所示，固定的光滑斜面倾角为θ．质量为m的物体由静止开始从斜面顶端滑到底端，所用时间为t．在这一过程中（　　）
A．所受支持力的冲量为OB．所受支持力的冲量大小为mgcosθ•t
C．所受重力的冲量大小为mgsinθ•tD．动量的变化量大小为mgsinθ•t
14．如图所示，质量分别为m1和m2带电量分别为+Q1和-Q2的两绝缘物块放在粗糙水平地面上，物块与水平地面间的动摩擦因数都是μ，当用水平力F1作用在m1上时，两物块均以加速度a1做匀加速运动，此时，物块间的距离为x1．若用水平力F2作用在m1上时，两物块均以加速度a2=2a1做匀加速运动，此时，物块间的距离为x2．则（　　）
A．F2=2F1，x2=$\frac{\sqrt{2}}{2}$x1B．F2＜2F1，X2＞$\frac{\sqrt{2}}{2}$x1C．F2＞2F1，x2＞$\frac{\sqrt{2}}{2}$x1D．F2＜2F1，x2＜$\frac{\sqrt{2}}{2}$x1
1．狗拉雪橇在一段弯曲的水平冰面上以恒定速率v行驶，关于雪橇受到的水平方向的作用力的示意图，可能正确的是（下图中F为狗对雪橇的水平牵引力，Ff为雪橇行驶时冰面对它的阻力）（　　）
A．B．
C．D．
18．地球自转一周为一昼夜时间（24h），新疆乌鲁木齐市处于较高纬度地区，而广州则处于低纬度地区，由于地球自转方向由西向东，每天早晨广州要比乌鲁木齐天亮得早，关于两地所在处物体具有的角速度和线速度相比较（　　）
A．乌鲁木齐处物体的角速度大，广州处物体的线速度大
B．乌鲁木齐处物体的线速度大，广州处物体的角速度大
C．两处物体的角速度、线速度都一样大
D．两处物体的角速度一样大，但广州物体的线速度比乌鲁木齐处物体线速度要大
19．用如图所示的电路来验证楞次定律，在实验步骤中有重要的疏漏，主要实验步骤如下：
①把电池、开关、滑动变阻器和线圈A串联成一个电路；
②把电流表和线圈B串联成另一个电路；
③接通电源，给线圈A通电，并记下线圈A中电流的方向，把线圈A插入线圈B中，停一会再取出来，当线圈A在插入和取出的过程中，以及停止运动时，观察电流表的指针有无偏转，并记下指针偏转的方向；
④改变线圈A中电流的方向，按照步骤③重复做实验，观察电流表的指针有无偏转，并记下指针偏转的方向．
（1）根据上述实验记录验证楞次定律，则在实验中漏掉了哪些重要的实验步骤B
A．判断A线圈和B线圈中导线的绕行方向．
B．判断电流表的偏转方向与线圈中电流流向之间的关系．
C．在A线圈中通入不同大小的恒定电流，观察B回路中电流表示数的大小
D．闭合开关前，调节滑动变阻器的阻值使其接入电路的阻值最大
（2）该实验的结论是：感应电流的磁场一定是阻碍引起感应电流的磁通量的变化．

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