题目内容
1．用如图1所示的实验装置探究物体的动能变化和重力做功的关系时．实验所用的电源为学生电源，输出电压有交流电和直流电两种．重锤从高处由静止开始下落，打点计时器在重锤拖着的纸带上打出一系列的点，对图中纸带上的点迹进行测量，即可知道物体的动能 变化和重力做功的关系．
（1）下列几个操作步骤中：
A．按照图示，安装好实验装置；
B．将打点计时器接到4～6V的“交流输出”上；
C．用天平测出重锤的质量；
D．先释放重锤，后接通电源，纸带随着重锤运动，打点计时器在纸带上打下一系列的点；
E．测量纸带上某些点间的距离；
F．根据测量的结果计算重锤下落过程中动能的变化是否等于重力做的功．
上述步骤中没有必要的是C，操作错误的是D．（填相应的字母）
（2）使用质量为m的重锤和打点计时器探究物体的动能变化和重力做功的关系实验中，在选定的纸带上依次取计数点如图2所示，纸带上所打的点记录了物体在不同时刻的位置，那么纸带的左（填“左”或“右”）与重物相连．设两计数点之间的时间间隔均为T，且O为打下的第一个点．当打点计时器打点“3”时，物体的动能表达式为Ek3=m$\frac{（{s}_{4}-{s}_{2}）^{2}}{8{T}^{2}}$，若以重物的运动起点O为参考点，到打第“3”点的过程中，在误差许可的范围内，用来验证实验结论的表达式是$\frac{（{s}_{4}-{s}_{2}）^{2}}{8{T}^{2}}$=gs3．
分析 （1）通过实验的原理确定需要测量的物理量，从而确定不需要的测量步骤．实验时，打点计时器应接交流电源，先接通电源，再释放纸带．
（2）纸带实验中，若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度．从而求出动能．根据功能关系得重力势能减小量等于重力做功的数值．
解答 解：（1）因为我们是比较mgh、$\frac{1}{2}$mv2的大小关系，故m可约去比较，不需要用天平．故C没有必要．
开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后再释放重锤，让它带着纸带一同落下，如果先放开纸带让重物下落，再接通打点计时时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差，故操作D错误．
（2）实验中重锤是从静止释放的，速度逐渐增大，与重锤相连的纸带速度较小，后面逐渐增大．从图中可以看出应该是左端与重物相连．
利用匀变速直线运动的推论
v3=$\frac{{x}_{24}}{2T}$=$\frac{{s}_{4}-{s}_{2}}{2T}$
Ek3=$\frac{1}{2}$mv32=m$\frac{（{s}_{4}-{s}_{2}）^{2}}{8{T}^{2}}$
以重物的运动起点O为参考点
3点的重力势能等于Ep=-mgh=-mgs3 ，
当打第点“3”时物体的机械能表达式为：m$\frac{（{s}_{4}-{s}_{2}）^{2}}{8{T}^{2}}$=mgs3
即$\frac{（{s}_{4}-{s}_{2}）^{2}}{8{T}^{2}}$=gs3；
故答案为：（1）C，D；（2）左，Ek3=m$\frac{（{s}_{4}-{s}_{2}）^{2}}{8{T}^{2}}$，$\frac{（{s}_{4}-{s}_{2}）^{2}}{8{T}^{2}}$=gs3
点评 要运用运动学的公式去求解速度大小．再求出动能．某个位置的重力势能的求解要规定零势能面．只有明确了实验原理以及实验的数据测量，才能明确各项实验操作的具体含义，这点要在平时训练中加强练习．
名师金手指领衔课时系列答案| A． | 天文学家第谷提出太阳系行星运动三大定律 | |
| B． | 物理学家牛顿提出了万有引力定律并给出了万有引力常量的值 | |
| C． | 卡文迪许用实验的方法测出万有引力常量G | |
| D． | 亚当斯和勒维耶各自独立依据万有引力定律计算出了天王星的轨道，故人们称其为“笔尖下发现的行星” |
| A． | R=$\frac{（{{t}_{2}}^{2}+{{t}_{1}}^{2}）h{T}^{2}}{4{π}^{2}{{t}_{1}}^{2}{{t}_{2}}^{2}}$ | |
| B． | R=$\frac{（{{t}_{2}}^{2}+{{t}_{1}}^{2}）h{T}^{2}}{2{π}^{2}{{t}_{1}}^{2}{{t}_{2}}^{2}}$ | |
| C． | R=$\frac{（{{t}_{2}}^{2}-{{t}_{1}}^{2}）h{T}^{2}}{2{π}^{2}{{t}_{1}}^{2}{{t}_{2}}^{2}}$ | |
| D． | R=$\frac{（{{t}_{2}}^{2}-{{t}_{1}}^{2}）h{T}^{2}}{4{π}^{2}{{t}_{1}}^{2}{{t}_{2}}^{2}}$ |
| A． | 卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子核式结构的模型 | |
| B． | 麦克斯韦首先从实验上证实了电磁波的存在 | |
| C． | 爱因斯坦提出“光子”理论，成功地对光电效应进行了解释 | |
| D． | 在相对论中，运动中的时钟会比静止时走得快 |
如图所示，矩形线圈abcd的匝数为N=50匝，线圈ab的边长为L1=0.2m，bc的边长为L2=0.25m，在磁感应强度为B=0.4T的匀强磁场中，绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO′轴匀速转动，转动的角速度ω=10πrad/s，试求：
在“研究平抛物体运动”的实验中：
如图所示为验证查理定律的实验装置．A为烧瓶，内贮空气．B为U形管，下部与较长的软橡胶管相连．由于组装不慎，U形管左侧10cm水银柱的下方混入一段长为4cm的空气柱，左侧水银柱上表面与标志线E对齐．开始时烧瓶所在水槽内水温为7℃，U形管两边水银面相平．当水温升至63℃时，调整右边开口水银管的高度，使左侧水银柱上表面仍与标志线E对齐．已知大气压p0=76cmHg．此时：
如图所示，在光滑的水平面上，有A、B、C三个物体，C的左端与弹簧相连，弹簧处于原长．已知A B C三个物体的质量均为4kg，其中物体B和C处于静止状态，A以V0=6m/s的速度向右运动，与物体B碰撞后粘在一起继续向右运动，求：
如图所示，α图表示某物体在x轴方向上分速度的v-t图象，b图表示该物体在y轴上分速度图象．