利用如图甲所示的装置研究均匀规则定滑轮的转动动能。一根足够长的轻细绳一端缠绕在滑轮边缘,另一端与质量为2m、带有挡光条的小物体A连接,A放光滑的倾斜轨道上,A与滑轮之间的绳与斜轨平行,距顶端L处有一光电门。将A从斜面顶端由静止释放,测得A通过光电门处的速度v。采用半径均为R但质量M不同的定滑轮进行多次试验,测得多组数据如下表所示。L、g、m、R为已知量,不计滑轮转轴处摩擦,绳与滑轮不打滑。
数据记录表
(1)若A上的挡光条宽为d=2.0mm,经过光电门时的挡光时间为,则A通过光电门处的速度v=_____________ m/s(保留二位有效数字);
(2)根据表格中数据,在图乙坐标系中作出图像_______ ;
(3)上述图像的纵截距表示了当滑轮的质量M=_________ 时,A物体通过光电门的速度平方的倒数,由此可求得斜轨倾角为_________ ;
(4)利用表中的第1组数据,可以推出质量m的滑轮以角速度ω转动时其转动的动能Ek=_________ 。(用m、R、表示)
数据记录表
滑轮质量M | m | 0.8m | 0.6m | 0.4m | 0.2m |
(2)根据表格中数据,在图乙坐标系中作出图像
(3)上述图像的纵截距表示了当滑轮的质量M=
(4)利用表中的第1组数据,可以推出质量m的滑轮以角速度ω转动时其转动的动能Ek=
更新时间:2022-05-08 08:47:23
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【知识点】 用光电门验证动能定理
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【推荐1】学校开展研究性学习,某同学为了探究杆子转动时的动能表达式,设计了下图所示的实验:质量为m的均匀长直杆一端固定在转轴O处,杆由水平位置静止释放,用置于圆弧上某位置的光电门测出另一端A经过该位置时的瞬时速度vA,并记下该位置与转轴O的高度差h.
(1)该同学用20分度的游标卡尺测得长直杆的横截面的直径如图为_____________ mm。
(2)调节h的大小并记录对应的速度vA,数据如下表。
为了形象直观地反映vA和h的关系,请选择适当的纵坐标并画出图象_______ 。
(3)当地重力加速度g取10m/s2,不计一切摩擦。请根据能量守恒规律并结合你找出的函数关系式,写出此杆转动时动能的表达式Ek=_________ (请用数字、质量m、速度vA表示)
(4)为了减小空气阻力对实验的影响,请提出一条可行性措施__________ 。
(1)该同学用20分度的游标卡尺测得长直杆的横截面的直径如图为
(2)调节h的大小并记录对应的速度vA,数据如下表。
组 次 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
h/m | 0.05 | 0.10 | 0.15 | 0.20 | 0.25 | 0.30 |
vA/(m·s-1) | 1.23 | 1.73 | 2.12 | 2.46 | 2.74 | 3.00 |
vA-1/ s·m-1) | 0.81 | 0.58 | 0.47 | 0.41 | 0.36 | 0.33 |
vA2/(m2·s-2) | 1.50 | 3.00 | 4.50 | 6.05 | 7.51 | 9.00 |
(3)当地重力加速度g取10m/s2,不计一切摩擦。请根据能量守恒规律并结合你找出的函数关系式,写出此杆转动时动能的表达式Ek=
(4)为了减小空气阻力对实验的影响,请提出一条可行性措施
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【推荐2】某研究性学习小组想利用如图甲所示的实验装置来验证动能定理。在一端带滑轮的长木板上固定一个光电门,光电门在滑轮附近,与光电门相连的数字毫秒计可以显示出小车上的遮光片经过光电门的时间。在远离滑轮的另一端附近固定一标杆A,小车初始位置如图甲所示。小车可用跨过滑轮的细线与重物相连,力传感器可显示细线拉力F的大小。正确平衡摩擦力后进行实验。
(1)下列说法正确的是( )
(2)如图乙,用20分度的游标卡尺测出遮光片的宽d=________ mm;
(3)测出标杆A与光电门的距离L,车及遮光片的总质量m。连接上重物,使小车从图甲所示位置由静止开始运动,并记下遮光片通过光电门的时间及力传感器显示的力的大小F。更换不同重物后重复实验,记录下多组数据。根据记录的数据做出图像为过原点的倾斜直线,斜率为k。以小车(含遮光片)为研究对象,若动能定理成立,则图像的斜率k=________ 。(用“m”、“L”、“d”表示)
(1)下列说法正确的是( )
A.平衡摩擦力时不能将重物通过细线挂在小车上 |
B.实验前应调节滑轮高度使细线和长木板平行 |
C.实验中选择的重物应该重而且小 |
D.本实验选用的重物质量应该远小于小车的质量 |
(2)如图乙,用20分度的游标卡尺测出遮光片的宽d=
(3)测出标杆A与光电门的距离L,车及遮光片的总质量m。连接上重物,使小车从图甲所示位置由静止开始运动,并记下遮光片通过光电门的时间及力传感器显示的力的大小F。更换不同重物后重复实验,记录下多组数据。根据记录的数据做出图像为过原点的倾斜直线,斜率为k。以小车(含遮光片)为研究对象,若动能定理成立,则图像的斜率k=
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【推荐3】在“探究动能定理”实验中,某实验小组采用如图甲所示的装置,在水平气垫导轨上安装了两个光电门M、N,滑块上固定一遮光条,细线绕过定滑轮将滑块与力传感器相连,传感器下方悬挂钩码。已知遮光条的宽度为d,滑块与遮光条的总质量为m。
(1)接通气源,滑块从A位置由静止释放,读出遮光条通过光电门M、N的时间分别为t1、t2,力传感器的示数F,改变钩码质量,重复上述实验。
①为探究在M、N间运动过程中细线拉力对滑块做的功W和滑块动能增量ΔEk的关系,还需要测量的物理量是_____ (写出名称及符号)。
②利用上述实验中直接测量的物理量表示需探究的关系式为_____ 。
(2)保持钩码质量不变,改变光电门N的位置,重复实验,根据实验数据作出从M到N过程中细线拉力对滑块做的功W与滑块到达N点时动能Ek的关系图象,如图乙所示,由图象能探究动能定理,则图线斜率约等于_____ 。
(3)下列不必要的实验操作和要求有_____ (请填写选项前对应的字母)。
A.调节气垫导轨水平
B.测量钩码的质量
C.调节滑轮使细线与气垫导轨平行
D.保证滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量
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