2.(平抛运动+验证机械能守恒)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     .

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)

1. (游标卡尺+光电计时器+匀变速直线运动)某同学为了探究物体在斜面上的运动时摩擦力与斜面倾角的关系,设计实验装置如图。长直平板一端放在水平桌面上,另一端架在一物块上。在平板上标出A、B两点,B点处放置一光电门,用光电计时器记录滑块通过光电门时挡光的时间。

实验步骤如下:

①用游标卡尺测量滑块的挡光长度d,用天平测量滑块的质量m;

②用直尺测量AB之间的距离s,A点到水平桌面的垂直距离h1,B点到水平桌面的垂直距离h2;

③将滑块从A点静止释放,由光电计时器读出滑块的挡光时间t1

④重复步骤③数次,并求挡光时间的平均值;

⑤利用所测数据求出摩擦力f和斜面倾角的余弦值;

⑥多次改变斜面的倾角,重复实验步骤②③④⑤,做出f-关系曲线。

(1)用测量的物理量完成下列各式(重力加速度为g):

①斜面倾角的余弦=      ;

②滑块通过光电门时的速度v=     ;

③滑块运动时的加速度a=      ;

④滑块运动时所受到的摩擦阻力f=      ;

(2)测量滑块挡光长度的游标卡尺读数如图所示,读得d=         。

解析:(1)物块在斜面上做初速度为零的匀加速直线运动,受重力、支持力、滑动摩擦力,如图所示① ;根据三角形关系可得到,②根据③根据运动学公式,有,即有;④根据牛顿第二定律,则有;(2) 在游标卡尺中,主尺上是3.6cm,在游标尺上恰好是第1条刻度线与主尺对齐,再考虑到卡尺是10分度,所以读数为3.6cm+0.1×1mm=3.61cm或者3.62cm也对。 

 0  298604  298612  298618  298622  298628  298630  298634  298640  298642  298648  298654  298658  298660  298664  298670  298672  298678  298682  298684  298688  298690  298694  298696  298698  298699  298700  298702  298703  298704  298706  298708  298712  298714  298718  298720  298724  298730  298732  298738  298742  298744  298748  298754  298760  298762  298768  298772  298774  298780  298784  298790  298798  447090 

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