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某學習小組采用如圖甲所示的裝置做“驗證動能定理”實驗,小車運動中所受阻力f已提前測得.
①某次實驗中,在小桶中加入適當砝碼使小車做加速運動,打點計時器打出的紙帶如圖乙所示,通過正確的方法得出了打1、2兩點時小車的速度大小分別為v1、v2,兩點間的距離為L,設小車的質量為M,小桶和砝碼的總質量為m,某同學按如下思路驗證動能定理:以小車為研究對象,合外力的功為W=mgL-fL,動能增量為Ek=
1
2
M(
v
2
2
-
v
2
1
)
,經多次實驗后,他發(fā)現(xiàn)W總是大于△Ek,你認為產生這種誤差的原因是
小桶和砝碼的總重力mg大于輕細繩的拉力F,即W=mgL-fL偏大
小桶和砝碼的總重力mg大于輕細繩的拉力F,即W=mgL-fL偏大
;
②為了減小或消除以上誤差,同學們提出了以下四種改進方案,你認為有效的是
ACD
ACD
(填選項字母).

A.使小桶和砝碼的總質量m遠小于小車的質量M
B.換用水平氣墊導軌結合光電計時器做實驗,驗證mgL是否等于
1
2
M(
v
2
2
-
v
2
1
)

C.設法得出輕細繩的拉力T,驗證TL-fL是否等于
1
2
M(
v
2
2
-
v
2
1
)

D.研究小車、小桶及砝碼組成的系統(tǒng),驗證mgL-fL是否等于
1
2
(M+m)(
v
2
2
-
v
2
1
)
分析:根據(jù)牛頓第二定律判斷小桶和砝碼重力與繩子拉力的關系,確定誤差的來源,從而得出有效的改進方案.
解答:解:①因為小桶和砝碼做加速下降,設繩子拉力為F,根據(jù)牛頓第二定律得:
mg-F=ma,故重力大于拉力,W=mgL-fL偏大.
②A、設小車加速度為a,則:繩上的力為F=Ma,對小桶和鉤碼來說:mg-F=ma,即:mg=(M+m)a,如果用鉤碼的重力表示小車受到的合外力,則有:Ma=(M+m)a,必須要滿足小桶和鉤碼的質量遠小于小車的總質量,故A正確.
B、換用水平氣墊導軌,重力還是大于拉力,故B錯誤.
C、設法得出輕細繩的拉力T,驗證TL-fL是否等于
1
2
M(
v
2
2
-
v
2
1
)
,該方案可以減小測量的誤差,故C正確.
D、研究小車、小桶及砝碼組成的系統(tǒng),合力等于重力與阻力的合力,故D正確.
故選:ACD.
故答案為:①小桶和砝碼的總重力mg大于輕細繩的拉力F,即W=mgL-fL偏大;②ACD.
點評:解決本題的關鍵知道實驗的原理、實驗的步驟、注意事項,以及知道實驗誤差的來源,知道減小誤差的有效方法.
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:

某研究性學習小組采用如圖甲所示的裝置,探究物體的加速度與質量的關系.提供的器材有:氣墊導軌、滑塊(總質量為m,左端裝有遮光板)、光電門(配接數(shù)字計時器)、米尺、鐵架臺.實驗中,測出導軌頂端A與光電門所在位置B的距離為L,導軌頂端距水平面的高度為h.
(1)用游標卡尺測量遮光板的寬度d,如圖所示,則d=
3.20
3.20
mm
(2)接通氣源,讓滑塊從A端由靜止開始向下運動,讀出遮光板通過光電門的時間為t1,若遮光板的寬度用d表示,則滑塊運動到B點時的速度v1=
d
t1
d
t1
,下滑過程的加速度a1=
d2
2Lt12
d2
2Lt12

(3)實驗中,為使滑塊受到的合外力保持不變,在改變滑塊質量m時,應調節(jié)
導軌頂端距水平面的高度為h
導軌頂端距水平面的高度為h
,使
mh不變
mh不變
.測出多組m、t數(shù)據(jù)后,描點做出
t2-m
t2-m
(選填“t2-m”,“t2-
1
m
”)的線性圖象,可得出加速度與質量的關系.

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科目:高中物理 來源: 題型:

某研究性學習小組采用如圖甲所示的裝置,探究物體的加速度與所受合外力的關系.提供器材有:氣墊導軌(總長度為L)、滑塊(總質量為m,裝有寬度為d的遮光板)、光電門兩只(配接數(shù)字計時器)、木塊若干、米尺.在一次實驗中,測出兩光電門AB間的距離為L.,導軌頂端距水平面的高度為h,接通氣源,讓滑塊從導軌頂端由靜止開始向下運動,讀出遮光板通過光電門1的時間為tl,通過光電門2的時間為t2,重力加速度為g

(1)通過改變氣墊導軌與水平面的夾角,改變合外力大小,探究滑塊從導軌頂端由靜止開始運動的加速度與所受合外力的關系.上述實驗中滑塊所受合外力大小可表示為F=
mgh
L
mgh
L
,加速度大小為a=
d2
2L
(
1
t
2
2
-
1
t
2
1
)
d2
2L
(
1
t
2
2
-
1
t
2
1
)
?
(2)該小組測得多組數(shù)據(jù),描點作出了如圖乙所示的a-F圖線,圖線不通過坐標原點的主要原因是
滑塊在運動過程中受到阻力的緣故
滑塊在運動過程中受到阻力的緣故
?

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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

(2010?泰州三模)某研究性學習小組采用如圖甲所示的裝置,探究物體的加速度與所受合外力的關系.提供器材有:氣墊導軌(總長度為L)、滑塊(總質量為m,裝有寬度為d的遮光板)、光電門兩只(配接數(shù)字計時器)、木塊若干、米尺.在一次實驗中,測出兩光電門AB間的距離為L.,導軌頂端距水平面的高度為h,接通氣源,讓滑塊從導軌頂端由靜止開始向下運動,讀出遮光板通過光電門1的時間為tl,通過光電門2的時間為t2,重力加速度為g

(1)通過改變氣墊導軌與水平面的夾角,改變合外力大小,探究滑塊從導軌頂端由靜止開始運動的加速度與所受合外力的關系.上述實驗中滑塊所受合外力大小可表示為F=
mgh
L
mgh
L
,加速度大小為a=
d2(
t
2
1
-
t
2
2
)
2L0
t
2
1
t
2
2
d2(
t
2
1
-
t
2
2
)
2L0
t
2
1
t
2
2

(2)該小組測得多組數(shù)據(jù),描點作出了如圖乙所示的a-F圖線,圖線不通過坐標原點的主要原因是
圖線中看出F不等于零時,加速度還為零,說明滑塊在運動過程中受到阻力的緣故
圖線中看出F不等于零時,加速度還為零,說明滑塊在運動過程中受到阻力的緣故

(3)利用同樣的裝置可以驗證機械能守恒.滑塊在AB間運動過程機械能守恒的表達式可表示為
1
2
md2(
1
t
2
2
-
t
2
1
)=mgh′=
mghL0
L
1
2
md2(
1
t
2
2
-
t
2
1
)=mgh′=
mghL0
L
.實驗結果顯示,滑塊有機械能的損失,原因是要克服空氣阻力做功.在甲圖中,保持其他條件不變,只調整光電門2的位置,增大Lo,發(fā)現(xiàn)空氣的平均阻力f隨之增大,究其本質,說明空氣阻力與
速度
速度
有關.

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科目:高中物理 來源: 題型:

某學習小組采用如圖甲所示的實驗裝置驗證動能定理,小車運動過程中所受的阻力Ff已知,實驗中,在小桶中加入適當砝碼使小車做勻加速運動,打點計時器打出的紙帶如圖乙所示,通過正確的方法測出紙帶上1、2兩點的速度為v1、v2,1、2兩點間的距離為L,小車的質量為mo及小桶和砝碼的總質量m后,某同學按如下思路驗證動能定理:以小車為研究對象,它的合外力的功為W﹦mgL-FfL,動能增加量為△Ek
1
2
m0(
v
2
2
-
v
2
1
)
,比較兩者的大小即可驗證結論.
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(1)實驗中用小桶和砝碼的總重力mg的大小作為小車所受拉力F的大小,這樣做的前提條件是
 

(2)在滿足上述(1)的條件下經過多次實驗,發(fā)現(xiàn)W仍然總是稍大于△Ek,請你提出一種消除上述誤差的方法
 
,這種方法驗證動能定理的表達式為:
 

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