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物體在空中下落的過程中,重力做正功,物體的動能越來越大,為了“探究重力做功和物體動能變化間的定量關系”,我們提供了如下圖的實驗裝置。
(1)某同學根據所學的知識結合右圖設計一個本實驗情景的命題:如圖所示,設質量為m(已測定)的小球在重力
mg作用下從開始端自由下落至光電門發(fā)生的位移s,通過光電門時的速度v,試探究外力做的功mgs與小球動能變化量的定量關系。

(2)某同學根據上述命題進行如下操作并測出如下數字。
①用天平測定小球的質量為0.50kg;
②用游標尺測出小球的直徑為10.0mm;
③用刻度尺測出電磁鐵下端到光電門的距離為80.80cm;
④電磁鐵先通電,讓小球                    。
⑤                  ,小球自由下落。
⑥在小球經過光電門時間內,計時裝置記下小球經過光電門所用時間為2.50×10-3s,由此可算得小球經過光電門時的速度為          m/s。
⑦計算得出重力做的功為      J,小球動能變化量為         J。(g取10m/s2,結果保留三位有效數字)
(3)試根據在(2)中條件下做好本實驗的結論: 
分析:解決實驗問題首先要掌握該實驗原理,了解實驗的儀器、操作步驟和數據處理以及注意事項.
利用平均速度代替瞬時速度算得小球經過光電門時的速度,從而求出動能.
根據功的定義式求出重力做功.
解答:解:(2)④電磁鐵先通電,讓小球吸在開始端.使得小球處于靜止狀態(tài).
⑤電磁鐵斷電,小球只受重力,小球自由下落.
⑥利用平均速度代替瞬時速度算得小球經過光電門時的速度得:小球經過光電門時的速度為v==4 m/s
⑦重力做功w=mgh=4.02 J,小球動能變化量為△Ek=mv2-0=4.00J
(3)在誤差允許范圍內,重力做的功與物體動能的變化量相等.
故答案為:④吸在開始端.⑤電磁鐵斷電、4 m/s.⑦4.02 J,4.00J.(3)在誤差允許范圍內,重力做的功與物體動能的變化量相等.
點評:本題關鍵是要根據探究功與動能變化關系的實驗的實驗原理,測出需要比較的物理量.
計算過程中要注意單位的換算和有效數字的保留.
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:實驗題

(1) 某同學做“驗證機械能守恒定律”實驗
①該同學開始實驗時情形如圖所示,接通電源釋放紙帶。請指出該同學在實驗操作中存在的兩處明顯錯誤或不當的地方:

(i)                         ;(ii)                         。
②該同學經修改錯誤后,在正確操作下,研究從靜止開始下落的物體所受阻力的情況,得到如圖所示的紙帶(A、B、C、D、E均為相鄰的打點),測出A、C間的距離為14.77cm,點C、E間的距離為16.33cm。已知當地重力加速度為10m/s2,電源的頻率為50Hz,重錘質量為m=1.0kg,設重錘所受阻力大小不變。在從A下落到E的過程中,阻力大小          N,通過C點時的即時速度大小為         m/s.(經果保留三位有效數字)

(2)某同學用電壓表、電阻箱、開關和若干導線來測一節(jié)干電池的電動勢和內阻。實驗原理圖如圖甲。
①根據原理圖,完成圖乙的實物連線。
②電阻箱某次指示如圖丙,此時阻值R=      
③改變電阻箱的阻值,得到幾組R、U值,作出圖象如圖丁,根據圖象求得該電池的電動勢E=         ,內阻r=        (保留三位有效數字)

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:實驗題

某同學用圖1的實驗裝置探究“小車加速度與力”的關系,圖中A為小車,連接在后面的紙帶穿過打點計時器B的限位孔,它們均置于水平放置的一端帶有定滑輪的足夠長的木板上,C為彈簧測力計,P為帶有滑輪及砝碼的盤,通過增減盤中的砝碼可調節(jié)A受到的拉力。實驗中,小車碰到定滑輪時,盤和砝碼尚未到達地面。

(1)調節(jié)P中的砝碼,先接通電源、再松開小車,觀察發(fā)現彈簧測力計C的示數如圖2時,打 點計時器打下的紙帶如圖3所示,已知打點計時器工作頻率為50Hz,可求得:(保留三位有效數字)
①滑塊運動的加速度a=        ;
②小車A的質量為mA=     ,與真實值相比,求得小車A的質量       (選填“偏大”或“偏小”).寫出支持你的看法的一個論據:                     。
(2)利用此裝置還可以驗證A、P組成的系統(tǒng)機械能是否守恒,若選用圖3中紙帶上的M、N兩點進行驗證,已知小車A的質量為mA,回答下列問題:(重力加速度為g)
①下列物理量中,還需測量或計算的是      .(填入正確選項前的字母)
A.P的總質量mP    B.M點的速度vM和N點的速度vN
G.OG兩點間的距離hOG      D.MN兩點間的距離hMN
E.小車從M運動到N的時間t AN
②AP系統(tǒng)從M到N的過程中,重力勢能的減小量為△Ep=           ,動能的增加量為△Ek=      .(用測量或計算的物理量字母表示)

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:填空題

(1)如圖在研究平拋物體的運動的實驗中,某同學按要求描繪了小球做平拋運動過程的軌跡,以拋出點O為坐標原點,軌跡上某點A的坐標為(x,y),則小球的初速度大小為    。

(2)研究平拋物體的運動,在安裝實驗裝置的過程中,斜槽末端的切線必須是水平的,這樣做的目的是            (填選項代號)。
A.保證小球飛出時,速度既不太大,也不太小
B.保證小球飛出時,初速度沿水平方向
C.保證小球在空中運動的時間每次都相等
D.保證小球運動的軌道是一條拋物線

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:實驗題

某班同學在做“利用單擺測重力加速度”的實驗中,
(1)如測出擺線長為,小球直徑為D,次全振動的時間為,則當地的重力加速度等于                   (用以上字母表示),為了減小測量周期的誤差,應在           位置開始計時和結束計時.
(2) 如果單擺的偏角小于50,某小組測得的值偏小,可能原因是(   )
A.單擺的振幅較小
B.測擺線長時擺線拉得過緊
C.擺線上端未牢固地系于懸點,振動中出現松動,使擺線長度稍微增加了
D.開始計時時,秒表過遲按下
E.實驗中誤將49次全振動計為50次
(3)為了提高實驗精度,在實驗中可改變幾次擺長并測出相應的周期T,從而得出一組對應的和T的數值,再以為橫坐標、           為縱坐標將所得數據連成直線,并求得該直線的斜率.則重力加速度=         (用表示)

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:填空題

如圖所示,把A、B兩個小球用等長細線懸掛起來,一小球自然下垂,拉起另一個小球,放下時它們將相碰,請你利用該實驗方法驗證動量守恒定律。

(1)寫出該實驗必須測量的物理量(并設定表示相應物理量的字母):         ;
(2)用你所設定的字母寫出驗證動量守恒定律表達式:__                    ;
(3)請你寫出一條減小實驗誤差的建議:                 。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:實驗題

在做“研究共點力的合成”實驗時,
(1)(多選題)下面措施中有利于提高實驗精確度的是
A.橡皮條彈性要好,拉到O點時,拉力要適當大些.
B.兩個分力F1和F2間的夾角要盡量大些.
C.拉橡皮條時,橡皮條細繩和彈簧秤應貼近且平行紙面.
D.套橡皮條的繩套要細些且稍長為好.
(2)實驗結果是否會有誤差?若有,造成誤差的主要原因是什么?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:實驗題

某實驗小組用如圖所示的DIS裝置探究小車加速度與力的關系時,其中木板的傾角正好能平衡小車所受的摩擦力.重物通過滑輪用細線拉小車,位移傳感器(發(fā)射器)隨小車一起沿傾斜軌道運動,位移傳感器(接收器)固定在軌道一端,在小車和重物之間接一個不計質量的微型力傳感器.

(1)該實驗中小車所受的合力   ▲  (填“等于”
或“不等于”)力傳感器的示數,
(2)力傳感器的示數   ▲  (填“大于”、“小于”或“等于”)重物的重力.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:實驗題

在“探究求合力的方法”實驗中,將橡皮條的A端固定在水平木板上,用兩把彈簧秤通過細繩互成角度地拉橡皮條的O端,如圖所示.在此過程中,橡皮條與兩繩的夾角 ▲ (填“一定”或“不一定”)要相等.

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