为了“探究外力做功与物体动能变化的关系”,查资料得知,弹簧的弹性势能Ep=12kx2,其中k是弹簧的劲度系数,x是弹簧长度的变化量。
某同学就设想用压缩的弹簧推静止的小球(质量为m)运动来探究这一问题。
为了研究方便,把小铁球m放在水平桌面上做实验,让小球m在弹力作用下运动,即只有弹簧推力做功。
该同学设计实验如下:
首先进行如图甲所示的实验:将轻质弹簧竖直挂起来,在弹簧的另一端挂上小铁球m,静止时测得弹簧的伸长量为d。
在此步骤中,目的是要确定物理量弹簧的劲度系数弹簧的劲度系数,用m、d、g表示为mgdmgd。
接着进行如图乙所示的实验:将这根弹簧水平放在桌面上,一端固定,另一端被小铁球m压缩,测得压缩量为x,释放弹簧后,小铁球被推出去,从高为h的水平桌面上抛出,小铁球在空中运动的水平距离为L。
小铁球的初动能Ek1=00,小铁球的末动能Ek2=mgL24hmgL24h。
弹簧对小铁球做的功W=mgx22dmgx22d。(用m、x、d、g表示)
对比W和Ek2-Ek1就可以得出“外力做功与物体动能变化的关系”,即在实验误差允许范围内,外力所做的功等于物体动能的变化。
1
2
mg
d
mg
d
mg
L
2
4
h
mg
L
2
4
h
mg
x
2
2
d
mg
x
2
2
d
【考点】探究动能定理.
【答案】弹簧的劲度系数;;0;;
mg
d
mg
L
2
4
h
mg
x
2
2
d
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:35引用:4难度:0.5
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1.如图1所示,用质量为m的重物通过滑轮牵引小车,使它在长木板上运动,打点计时器在纸带上记录小车的运动情况.利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验.
(1)打点计时器使用的电源是 (选填选项前的字母).
A.直流电源 B.交流电源
(2)实验中,需要平衡摩擦力和其他阻力,正确操作方法是 (选填选项前的字母).
A.把长木板右端垫高 B.改变小车的质量
在不挂重物且 (选填选项前的字母)的情况下,轻推一下小车,若小车拖着纸带做匀速运动,表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响.
A.计时器不打点 B.计时器打点
(3)接通电源,释放小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,将打下的第一个点标为O.在纸带上依次取A、B、C……若干个计数点,已知相邻计数点间的时间间隔为T.测得A、B、C……各点到O点的距离为x1、x2、x3……,如图2所示.
实验中,重物质量远小于小车质量,可认为小车所受的拉力大小为mg.从打O点到打B点的过程中,拉力对小车做的功W=,打B点时小车的速度v=.
(4)以v2为纵坐标,W为横坐标,利用实验数据作出如图3所示的v2-W图象.由此图象可得v2随W变化的表达式为 .根据功与能的关系,动能的表达式中可能包含v2这个因子;分析实验结果的单位关系,与图线斜率有关的物理量应是 .发布:2024/12/29 19:0:2组卷:34引用:5难度:0.5 -
2.如图所示,钩码通过滑轮牵引小车,使它在长木板上运动,打点计时器在纸带上记录小车的运动情况,利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验,钩码质量m,小车质量M已通过实验测得
(1)打点计时器使用的电源是 (填选项前的字母)。
A.交流电源
B.直流电源
(2)实验中,需要平衡摩擦力和其它阻力,正确操作方法是 (填选项前的字母)。
A.不挂钩码,小车静止放在木板上,把长木板右端逐渐垫高,直到小车开始运动,不再改变右端高度,即认为平衡了摩擦力和其它阻力
B.小车静止放在木板上,挂上钩码,给钩码下边再逐渐添加钩码,观察小车能否运动,小车能向下运动时,即认为平衡了摩擦力和其它阻力
C.不挂钩码,把长木板右端逐渐垫高,打开电源,轻推小车,目测小车是否做匀速直线运动
D.不挂钩码,把长木板右端逐渐垫高,打开电源,轻推小车,通过观察小车运动后打点计时器打点是否均匀,如果均匀,则认为平衡了摩擦力和其它阻力
(3)平衡摩擦后,接通电源,释放小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,将打下的第一个点标为O,在纸带上依次取A、B、C……若干个计数点,已知相邻计数点间的时间间隔为T,测得A、B、C……各点到O点的距离分别为x1、x2、x3……,如图所示,实验中,钩码质量远小于小车质量,可认为小车所受的拉力大小为mg,从打O点到打B点的过程中,拉力对小车做的功WOB=,打B点时小车的动能为EkB=。
(4)利用该装置还可完成以下哪些实验 。
A.探究小车速度随时间变化的规律实验
B.验证小车和钩码系统机械能守恒定律的实验
C.研究平抛运动的规律实验
D.探究“加速度与力、质量的关系”实验发布:2024/12/29 22:0:2组卷:59引用:2难度:0.7 -
3.如图1所示,用质量为m的重物通过滑轮牵引小车,使它在长木板上运动,打点计时器在纸带上记录小车的运动情况.利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验.
(1)打点计时器使用的电源是 (选填选项前的字母).
A.直流电源
B.交流电源
(2)实验中,需要平衡摩擦力和其他阻力,正确操作方法是 (选填选项前的字母).
A.把长木板右端垫高
B.改变小车的质量
(3)在不挂重物且 (选填选项前的字母)的情况下,轻推一下小车,若小车拖着纸带做匀速运动,表明已经消除了摩擦力和其他阻力的影响.
A.计时器不打点
B.计时器打点
(4)接通电源,释放小车,打点计时器在纸带上打下一系列点,将打下的第一个点标为O.在纸带上依次去A、B、C…若干个计数点,已知相邻计数点间的时间间隔为T.测得A、B、C…各点到O点的距离为x1、x2、x3…,如图2所示.实验中,重物质量远小于小车质量,可认为小车所受的拉力大小为mg,从打O点打B点的过程中,拉力对小车做的功W=,打B点时小车的速度v=.
(5)以v2为纵坐标,W为横坐标,利用实验数据作如图3所示的v2-W图象.由此图象可得v2随W变化的表达式为 .根据功与能的关系,动能的表达式中可能包含v2这个因子;分析实验结果的单位关系,与图线斜率有关的物理量应是 .
(6)假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响,若重物质量不满足远小于小车质量的条件,则从理论上分析,图中正确反映v2-W关系的是 .
A.
B.
C.
D.发布:2024/10/31 8:0:1组卷:62引用:2难度:0.5