20.甲、乙兩個(gè)實(shí)驗(yàn)小組采用了不同的方法“探究動能定理”
(1)甲實(shí)驗(yàn)小組利用如圖1所示生物實(shí)驗(yàn)裝置,探究外力對滑塊做功與滑塊動能變化的關(guān)系.
①實(shí)驗(yàn)前需要調(diào)整氣墊導(dǎo)軌底座使之水平,氣源供氣后,利用現(xiàn)有器材如何判斷導(dǎo)軌是否水平?答:
將滑塊輕輕放在導(dǎo)軌上,看滑塊是否靜止,如果滑塊靜止,則導(dǎo)軌水平
②如圖2所示,用游標(biāo)卡尺測得遮光片的寬度d=1.560cm,實(shí)驗(yàn)時(shí)將滑塊從如圖1所示位置由靜止釋放,由數(shù)字計(jì)時(shí)器讀出遮光片通過光電門的時(shí)間△t=0.624×10
-2s,則滑塊經(jīng)過光電門的瞬時(shí)速度為2.50m/s(保留三位有效數(shù)字),在本次實(shí)驗(yàn)中還需要測量的物理量有:鉤碼的質(zhì)量m、滑塊與擋光片的總質(zhì)量M和滑塊在運(yùn)動起點(diǎn)時(shí)遮光片與光電門之間的距離L(文字說明并用相應(yīng)的字母表示).
③本實(shí)驗(yàn)中,外力對滑塊做功W的表達(dá)式為mgL,滑塊(和遮光片)動能變化量E
k2-E
k1的表達(dá)式為$\frac{1}{2}$M($\fracrlxf7hn{△t}$)
2,通過幾次實(shí)驗(yàn),若兩者在誤差允許的范圍內(nèi)相等,從而說明合外力對滑塊做功等于滑塊動能變化量.
④本實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要因素是:鉤碼的重力大于滑塊受到的拉力,功的測量值偏大
(2)乙實(shí)驗(yàn)小組用如圖3提供的實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn),在“探究動能定理”的實(shí)驗(yàn)中,需要用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄小車帶動紙袋運(yùn)動的情況,如圖3所示,給電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器提供的電源是C(選填序號)A.4節(jié)干電池;B.3節(jié)干電池;C.學(xué)生電源4V-6V,交流輸出;D.學(xué)生電源4V-6V,直流輸出;步驟如下:A.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長木板上,紙袋連接在小車上并穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔;B.平衡摩擦力,在長木板上的左端下面墊上木板反復(fù)移動木塊的位置直到小車在斜面上保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài);C.將一根橡皮筋按如圖3方式連接在小車上,調(diào)整小車位置,在彈性限度內(nèi)使橡皮筋的形變大一些,記下小車開始運(yùn)動時(shí)的位置;D.接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源,將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后釋放小車,得到一條打了一系列印跡的紙帶,在紙帶上標(biāo)明所對應(yīng)的橡皮筋條數(shù);E.測出紙帶上打點(diǎn)均勻部分的最大點(diǎn)間距,并求出最大間隔對應(yīng)的平均速度,這就是小車的最大速度Vm;F.改變橡皮筋的條數(shù),重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),把橡皮筋條數(shù)n和對應(yīng)的最大速度的平方${v}_{m}^{2}$記錄在表格內(nèi).
實(shí)驗(yàn)次數(shù) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
橡皮筋條數(shù) m | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
小車最大速度的平方vm2/m2•s-2 | vm12 | vm22 | vm32 | vm42 | vm52 | vm62 |
根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)步驟回答下列問題:
①采用平衡摩擦力的方法可使小車做勻速直線運(yùn)動,簡要說明判斷小車做勻速直線運(yùn)動比較精確的方法.答:小車拖動紙袋運(yùn)動,測量打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙袋上打出的每兩點(diǎn)間的間隔是否相等,若相等,說明小車做勻速直線運(yùn)動
②實(shí)驗(yàn)步驟F,“改變橡皮筋的條數(shù),重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)”中,各個(gè)橡皮筋是以串聯(lián)方式還是以并聯(lián)方式接在小車上?答:并聯(lián)
③在上述實(shí)驗(yàn)中,每一次實(shí)驗(yàn),不同數(shù)量的橡皮筋對小車做功的大小不能直接測量,需要轉(zhuǎn)化成另一個(gè)量表示,請你說明不同數(shù)量的橡皮筋對小車做功的大小用什么量表示?在用此量表示時(shí),需要注意什么?答:用并聯(lián)橡皮筋條數(shù)n表示橡皮筋對小車做功的多少.需要注意的是,每次實(shí)驗(yàn),小車都應(yīng)該從同一位置釋放
④采用什么方法尋找橡皮筋對小車做功與小車動能變化的關(guān)系?答:驗(yàn)算每一次實(shí)驗(yàn)小車最大速度v
m的平方與該次實(shí)驗(yàn)橡皮筋的條數(shù)n之比是否為相等.若各次的比值在誤差允許范圍內(nèi)相等,說明小車的動能變化量與拉力對小車做的功成正比.或:以橡皮筋條數(shù)n為坐標(biāo)系的橫軸、v
m2為縱軸,建立坐標(biāo)系,根據(jù)測量的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系上描出相應(yīng)的數(shù)據(jù)點(diǎn),將這些點(diǎn)連接,若是通過原點(diǎn)的一條直線,就說明小車的動能變化量與拉力對小車做的功成正比.