动能定理相关实验.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流动能定理相关实验.精品文档.(08广东)16(13分)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: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;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, ;改变钩码或小车中砝码的数量,更换纸带,重复的操作。(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
2、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, 做负功表1纸带的测量结果测量点 S/cmr/(ms-1)00.000.35A1.510.40B3.200.45C D7.150.54E9.410.60(4)实验小组根据实验数据绘出了图中的图线(其中v2=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 【答案】(1)接通电源、释放小车 断开开关(2)506 049 (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
3、比 小车的质量(09安徽)21探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系,实验装置如图所示,实验主要过程如下:打点计时器纸带橡皮筋(1)设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、;(2)分析打点计时器打出的纸带,求出小车的速度、;(3)作出草图;(4)分析图像。如果图像是一条直线,表明W;如果不是直线,可考虑是否存在、等关系。以下关于该试验的说法中有一项不正确,它是_。A本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、。所采用的方法是选用同样的橡皮筋,并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致。当用1条橡皮筋进行是实验时,橡皮筋对小车做的功为W,用2条、3条、橡皮筋并在一起进行第
4、2次、第3次、实验时,橡皮筋对小车做的功分别是2W、3W、。B小车运动中会受到阻力,补偿的方法,可以使木板适当倾斜。C某同学在一次实验中,得到一条记录纸带。纸带上打出的点,两端密、中间疏。出现这种情况的原因,可能是没有使木板倾斜或倾角太小。D根据记录纸带上打出的点,求小车获得的速度的方法,是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算。答案:D。解析:本实验的目的是探究橡皮绳做的功与物体获得速度的关系。这个速度是指橡皮绳做功完毕时的速度,而不整个过程的平均速度,所以D选项是错误的。(09广东)15某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”。如图,他们将拉力传感器固定在小车上,用不可伸长的
5、细线将其通过一个定滑轮与钩码相连,用拉力传感器记录通过A、B时的速度大小。小车中可以放置砝码。(1)实验主要步骤如下:测量_和拉力传感器的总质量M1;把细线的一端固定在拉力传感器上,另一端通过定滑轮与钩码相连;正确连接所需电路;将小车停在C点,_,小车在细线拉动下运动,记录细线拉力及小车通过A、B时的速度。在小车中增加砝码,或_,重复的操作。(2)表1是他们测得的一组数据,其中M是M1与小车中砝码质量之和,是两个速度传感器记录速度的平方差,可以据此计算出动能变化量,F是拉力传感器受到的拉力,W是F在A、B间所作的功。表格中的E3_,W3_。(结果保留三位有效数字)(3)根据表1,请在图中的方格
6、纸上作出图线。答案:(1)小车;接通电源后释放小车;减少钩码的个数;(2)0.619;0.610;(3)图【解析】(1)略;(2)由各组数据可见规律,可得E3=0.600;观察F-W数据规律可得数值上W=F/2=0.610;(3)在方格纸上作出E-W图线如图所示W(12江苏卷)(10分)为测定木块与桌面之间的动摩擦因数,小亮设计了如图所示的装置进行实验,实验中,当木块A位于水平桌面上的O点时,重物B刚好接触地面,将A拉到P点,待B稳定后静止释放,A最终滑到Q点,分别测量OP、OQ的长度h和s,重复上述实验,分别记录几组实验数据(1)实验开始时,发现A释放后会撞到滑轮,请提出两个解决方案;(2)
7、请根据下表的实验数据作出s-h关系图像h(cm)20.030.040.050.060.0s(cm)19.528.539.048.056.5(3)实验测得A、B的质量分别为m=0.40kg、M=0.50kg,根据s-h图像可计算出A木块与桌面间的动摩擦因数=_(结果保留一位有效数字)(4)实验中,滑轮轴的摩擦会导致的测量结果_(选填“偏大”、或“偏小”)【解析】(3)在B下落至临落地时,据动能定理,有,在B落地后,A运动到Q,据动能定理,有,解得:。将,代入得=,从图象得斜率,即,代入上式得。本题易错点:认为A/B末速度都为0,根据,解得。(4)滑轮组的摩擦会导致偏小,从而偏大。【答案】(1)减
8、小B的质量,增加细线的长度,或增大A的质量,降低B的起始高度。(2)如图(3)0.4(4)偏大22.(4分) “探究动能定理”的实验装置如图甲所示,当小车在两条橡皮筋作用下弹出时,橡皮筋对小车做的功记为W0。当用4条、6条、8条完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、第4次实验时,橡皮筋对小车做的功记为2W0、3W0、4W0,每次实验中由静止弹出的小车获得的最大速度可由打点计时器所打的纸带测出。木板打点计时器纸带小车橡皮筋甲关于该实验,下列说法正确的是 。A打点计时器可以用直流电源供电,电压为46VB实验中使用的若干根橡皮筋的原长可以不相等C每次实验中应使小车从同一位置由静止弹出D利用每次
9、测出的小车最大速度vm和橡皮筋做的功W,依次做出W-vm、W-vm2、W-vm3、W2-vm、W3-vm的图象,直到找出合力做功与物体速度变化的关系。图乙给出了某次在正确操作情况下打出的纸带,从中截取了测量物体最大速度所用的一段纸带,测得O点到A、B、C、D、E各点的距离分别为OA=5.65cm,OB=7.12cm,OC=8.78cm,OD=10.40cm,OE=11.91cm,。已知相邻两点打点时间间隔为0.02s,则小车获得的最大速度vm= m/s。运动方向ABCDEO图乙22. CD(2分)0.83(2分)(12辽宁)22.(6分)某研究性学习小组做探究“橡皮筋做的功和物体速度变化的关系
10、”的实验,实验开始前,他们提出了以下几种猜想:。实验装置如图所示,图中是小车在一条橡皮筋作用下弹出,沿木板滑行的情形,这时橡皮筋对小车做的功记为W。 当我们用2条、3条完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次实验时,每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放。 小车在实验中获得的速度由打点计时器所打的纸带测出。图甲vw0图乙(1)实验时为了使小车只在橡皮筋作用下运动,应采取的措施是 ;(2)每次实验得到的纸带上的点并不都是均匀的,为了计算出小车获得的速度,应选用纸带的 部分进行测量;(3)同学们设计了以下表格来记录数据。其中w1、w2、w3、w4 表示橡皮筋对小车做的功, v1、v2、v3、v4、表示物
11、体每次获得的速度实验次数1234ww1w2w3w4vv1v2v3v4他们根据实验数据绘制了如图乙所示的wv图象,由图象形状得出结论。他们的做法是否合适?请说明理由: 。22. 把木板的末端垫起适当高度以平衡摩擦力 (2分) 点距均匀(2分) 不合适。由曲线不能直接确定函数关系,应进一步绘制wv2图象。(2分)5(6分)某同学用如图所示的实验装置探究小车动能变化与合外力对它所做功的关系,图中A为小车,连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B的限位孔,它们均置于水平的一端带有定滑轮的足够长的木板上,C为弹簧测力计,不计绳与滑轮的摩擦实验时,先接通电源再松开小车,打点计时器在纸带上打下一系列点(1)该同
12、学在一条比较理想的纸带上,从点迹清楚的某点开始记为0点,顺次选取5个点,分别测量这5个点到0之间的距离x,计算出它们与0点之间的速度平方差v2v2v02,然后在背景方格纸中建立v2x坐标系,并根据上述数据进行如图15所示的描点,若测出小车质量为0.2 kg,结合图象可求得小车所受合外力的大小为_N.(2)若该同学通过计算发现小车所受合外力小于测力计读数,明显超出实验误差的正常范围,你认为主要原因是_.4(2011海南).现要通过实验验证机械能守恒定律。实验装置如图1所示:水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨;导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块,其总质量为M,左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为
13、m的砝码相连;遮光片两条长边与导轨垂直;导轨上B点有一光电门,可以测试遮光片经过光电门时的挡光时间t,用d表示A点到导轨低端C点的距离,h表示A与C的高度差,b表示遮光片的宽度,s表示A ,B 两点的距离,将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度。用g表示重力加速度。完成下列填空和作图;(1)若将滑块自A点由静止释放,则在滑块从A运动至B的过程中,滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减小量可表示为_。动能的增加量可表示为_。若在运动过程中机械能守恒,与s的关系式为 _ (2)多次改变光电门的位置,每次均令滑块自同一点(A点)下滑,测量相应的s与t值,结果如下表所示:以s为横坐
14、标,为纵坐标,在答题卡上对应图2位置的坐标纸中描出第1和第5个数据点;根据5个数据点作直线,求得该直线的斜率k=_2.40_(保留3位有效数字).由测得的h、d、b、M和m数值可以计算出直线的斜率,将k和进行比较,若其差值在试验允许的范围内,则可认为此试验验证了机械能守恒定律。5(2011新课标)利用图1所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度。一斜面上安装有两个光电门,其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处,光电门甲的位置可移动,当一带有遮光片的滑块自斜面上滑下时,与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t。改变光电门甲的位置进行多次测量,每次都使滑块从同一点由静止开始
15、下滑,并用米尺测量甲、乙之间的距离s,记下相应的t值;所得数据如下表所示。完成下列填空和作图:(1)若滑块所受摩擦力为一常量,滑块加速度的大小a、滑块经过光电门乙时的瞬时速度vt、测量值s和t四个物理量之间所满足的关系式是_;(2)根据表中给出的数据,在图2给出的坐标纸上画出图线;(3)由所画出的图线,得出滑块加速度的大小为a=_m/s2(保留2位有效数字)。5.答案:(1)=-at+vt (2)图线如图所示。(3)2.0解析:设滑块经过光电门甲的速度为v0,由匀变速直线运动规律,s=(v0+vt)t/2, vt =v0+ at联立解得=-at+vt。图线的斜率等于a,由图线可知,其斜率等于1
16、.0,所以滑块加速度的大小为a=2.0 m/s2。8(2011重庆理综)(2)某同学设计了如题22图3所示的装置,利用米尺、秒表、轻绳、轻滑轮、轨道、滑块、托盘和砝码等器材来制定滑块和轨道间的动摩擦因数。滑块和托盘上分别放有若干砝码,滑块质量为M,滑块上砝码总质量为m,托盘和盘中砝码的总质量为m,实验中,滑块在水平轨道上从A到B做初速为零的匀加速直线运动,重力加速度g取10ms2。为测量滑块的加速度,须测出它在A、B间运动的 与 ,计算的运动学公式是 ;根据牛顿运动定律得到与的关系为:他想通过多次改变,测出相应的值,并利用上式来计算。若要求是的一次函数,必须使上式中的 保持不变,实验中应将从托
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