某实验小组利用如图(a)所示实验装置及数字化信息系统探究动能定理,轨道两端固定有位移传感器和力传感器,光电门固定在A点。已知重力加速度为g。实验过程如下:
(1)用天平测得滑块(包括遮光条)的质量为m,用游标卡尺测得遮光条的宽度为d。
(2)先测动摩擦因数。不安装弹簧,给滑块一初速度,让滑块沿轨道从A的左端向右运动,遮光条通过光电门时计时器记录的时间为,测出滑块停止的位置与A点的距离为x0,则滑块与轨道间动摩擦因数=___ (用题中所给已知或已测的物理量表示)。
(3)将弹簧一端连接力传感器,另一端连接滑块,将滑块拉到O点由静止释放,从释放滑块到遮光条通过光电门的过程中,传感器显示出弹簧弹力F随滑块位移x的变化情况如图(b)所示,FO、FA分别表示滑块在O点、A点时弹簧弹力的大小,xA表示O到A的位移大小,遮光条通过光电门时记录的时间为,则此过程中合外力做的功W合=_________ ,动能改变量_________ (用题中所给已知或已测的物理量表示)。
(4)改变滑块释放点O的位置,重复步骤(3),多次测量研究合外力做的功W合与动能改变量的关系,即探究动能定理。
(1)用天平测得滑块(包括遮光条)的质量为m,用游标卡尺测得遮光条的宽度为d。
(2)先测动摩擦因数。不安装弹簧,给滑块一初速度,让滑块沿轨道从A的左端向右运动,遮光条通过光电门时计时器记录的时间为,测出滑块停止的位置与A点的距离为x0,则滑块与轨道间动摩擦因数=
(3)将弹簧一端连接力传感器,另一端连接滑块,将滑块拉到O点由静止释放,从释放滑块到遮光条通过光电门的过程中,传感器显示出弹簧弹力F随滑块位移x的变化情况如图(b)所示,FO、FA分别表示滑块在O点、A点时弹簧弹力的大小,xA表示O到A的位移大小,遮光条通过光电门时记录的时间为,则此过程中合外力做的功W合=
(4)改变滑块释放点O的位置,重复步骤(3),多次测量研究合外力做的功W合与动能改变量的关系,即探究动能定理。
更新时间:2021-12-30 23:12:56
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【知识点】 用光电门验证动能定理
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【推荐1】如图所示是某同学探究“细线的拉力做功与速度的关系”的实验装置.他在气垫导轨上安装了一个光电门B ,在滑块上固定一宽度为d的遮光条,滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连,力传感器下方悬挂钩码,每次滑块都从A处由静止释放,用刻度尺测量出A处和光电门B之间的水平距离。
(1)若计时器显示遮光条经过光电门B的时间为,则滑块经过光电门B的速度大小为___________ 。(用已知物理量符号表示)
(2)下列不必要的一项实验要求是____________ 。(填序号)
A.应使A位置与光电门间的距离适当大些
B.应将气垫导轨调节水平
C.应使细线与气垫导轨平行
D.应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量
(3)为探究细线的拉力做功与速度的关系,改变钩码质量,测出对应的力传感器的示数和遮光条通过光电门的时间,通过描点要作出它们的线性关系图像,处理数据时纵轴为,横轴应为____________ 。(填序号)
A. B. C. D.
(1)若计时器显示遮光条经过光电门B的时间为,则滑块经过光电门B的速度大小为
(2)下列不必要的一项实验要求是
A.应使A位置与光电门间的距离适当大些
B.应将气垫导轨调节水平
C.应使细线与气垫导轨平行
D.应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量
(3)为探究细线的拉力做功与速度的关系,改变钩码质量,测出对应的力传感器的示数和遮光条通过光电门的时间,通过描点要作出它们的线性关系图像,处理数据时纵轴为,横轴应为
A. B. C. D.
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名校
【推荐2】如图所示的装置,可用于探究合外力做功与动能变化的关系。水平轨道上安装两个光电门,光电门1和光电门2的中心距离为s,挡光片的宽度为d。滑块(含力传感器 和挡光片)质量为M。细线一端与力传感器连接,另一端跨过定滑轮挂上砝码盘。实验步骤如下:
(1)先保持轨道水平,通过调整砝码盘里砝码的质量来平衡摩擦力。使滑块通过光电门1的挡光时间_____ (填“大于”、“等于”或“小于”)滑块通过光电门2的挡光时间,此时传感器示数为。滑块与水平桌面间的动摩擦因数_____ (用、M。重力加速度g来表示)。
(2)增加砝码质量,使滑块加速运动,记录传感器示数。某次实验过程:力传感器的示数为F,滑块通过光电门1和2的挡光时间分别为、,滑块通过光电门2后,砝码盘才落地。该实验要验证合外力做功 与滑块动能改变的关系表达式是_____ (用题中物理量字母表示)。
(1)先保持轨道水平,通过调整砝码盘里砝码的质量来平衡摩擦力。使滑块通过光电门1的挡光时间
(2)增加砝码质量,使滑块加速运动,记录传感器示数。某次实验过程:力传感器的示数为F,滑块通过光电门1和2的挡光时间分别为、,滑块通过光电门2后,砝码盘才落地。该实验要验证
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【推荐3】某学习小组利用如图甲所示的装置验证动能定理。
(1)如图乙所示,使用游标卡尺测量遮光条宽度,读数为_________ mm。。
(2)实验前将气垫导轨调节水平,实验中测出拉力传感器示数为F,滑块遮光条和拉力传感器的总质量M,遮光条宽度d,与光电门相连的数字计时器1和2(图中未画出)的读数为△t1、△t2,两光电门之间的距离为x,若在实验误差允许范围内,满足关系式__________ ,则可验证动能定理。
(3)关于上述实验,下列说法正确的是( )
A.遮光条的宽度不宜过大
B.托盘及砝码的质量应远小于滑块的质量
C.两光电门之间的距离小一些利于减小误差
D.该装置也可用于验证系统机械能守恒
(1)如图乙所示,使用游标卡尺测量遮光条宽度,读数为
(2)实验前将气垫导轨调节水平,实验中测出拉力传感器示数为F,滑块遮光条和拉力传感器的总质量M,遮光条宽度d,与光电门相连的数字计时器1和2(图中未画出)的读数为△t1、△t2,两光电门之间的距离为x,若在实验误差允许范围内,满足关系式
(3)关于上述实验,下列说法正确的是
A.遮光条的宽度不宜过大
B.托盘及砝码的质量应远小于滑块的质量
C.两光电门之间的距离小一些利于减小误差
D.该装置也可用于验证系统机械能守恒
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