某同学用如图甲所示装置测量动摩擦因数并验证动能定理。侧面装有标尺的长木板一端着地,一端用垫木垫高,标尺的0刻度刚好与水平地面接触,光电门1、2固定在长木板的侧面,由标尺可以测出两光电门间的距离为
,重力加速度为g,垫木的高为h,滑块和挡光片的总质量为m。
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(1)用游标卡尺测出挡光片的宽度,示数如图乙所示,则挡光片宽度d=___________ cm。
(2)移动垫木的位置,直到轻推滑块后,滑块通过两光电门时挡光片挡光时间相等,记录这时垫木与标尺接触点的示数
,则滑块与木块间的动摩擦因数为μ=___________ 。
(3)将垫木向左明显移动一段距离,记录此时垫木与标尺接触点的示数
,将滑块放在长木板上由静止释放,记录滑块通过光电门1、2时挡光片挡光时间分别为
、
,则滑块运动过程中受到的合外力大小为___________ (用m、g、
、
、
表达),如果表达式___________ 成立,则动能定理得到验证。
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(1)用游标卡尺测出挡光片的宽度,示数如图乙所示,则挡光片宽度d=
(2)移动垫木的位置,直到轻推滑块后,滑块通过两光电门时挡光片挡光时间相等,记录这时垫木与标尺接触点的示数
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(3)将垫木向左明显移动一段距离,记录此时垫木与标尺接触点的示数
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更新时间:2023-04-02 15:42:51
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【知识点】 用光电门验证动能定理
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实验题
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(0.65)
名校
【推荐1】某实验小组利用拉力传感器、光电门等器材探究滑块“动能定理”的实验,实验装置如图所示,在滑块上安装一遮光条与拉力传感器,把滑块放在水平气垫导轨上并静止在A处,并通过定滑轮的细绳与钩码相连,光电门安装在B处,测得滑块(含遮光板和拉力传感器)质量为M、钩码总质量为m、AB之间的距离为L,当地的重力加速度为g,将滑块在图示A位置由静止释放后,拉力传感器记录下滑块在运动过程的拉力为F,光电计时器记录下遮光条通过光电门的时间分别为Δt。
(1)实验中是否要求钩码总质量m远小于滑块质量M_____________ (填:是、否);
(2)实验中还需要测量的物理量是____________ (用文字及相应的符号表示);
(3)则本实验中探究滑块动能定理的表达式为_____________ (用以上对应物理量的符号表示);
(4)为减少实验误差,可采取的方法是_____________ 。
A.增大AB之间的距离L B.减少AB之间的距离L
C.增大遮光条的宽度d D.减少遮光条的宽度d
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(1)实验中是否要求钩码总质量m远小于滑块质量M
(2)实验中还需要测量的物理量是
(3)则本实验中探究滑块动能定理的表达式为
(4)为减少实验误差,可采取的方法是
A.增大AB之间的距离L B.减少AB之间的距离L
C.增大遮光条的宽度d D.减少遮光条的宽度d
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实验题
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适中
(0.65)
【推荐2】某同学用如图甲所示的实验装置探究动能定理,他通过测量小车所受合外力(近似等于悬挂钩码的重力)做的功和小车动能的增量进行探究,所用小车质量为M,重力加速度为g,实验操作如下:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/8/22/54ff84fa-6eed-4eaf-88ac-7afee5de4982.png?resizew=448)
①用游标卡尺测出遮光片的宽度d;
②安装好实验器材,调整垫块位置使木板的倾角合适,将小车放在木板上某一位置A,用刻度尺量出小车上的遮光片到光电门的距离L;
③在细线左端挂一个质量为m0的钩码,将小车从A位置由静止释放,记录下遮光片通过光电门的时间t;
④保持小车质量不变,逐次增加悬挂钩码个数,重复步骤③,并将各次实验中遮光片通过光电门的时间记录到下表中:
回答下列问题:
(1)关于实验操作,下列说法错误 的是______
A.要将小车从同一位置由静止释放
B.改变悬挂钩码的数量后,要重新平衡摩擦力
C.实验中需保证悬挂钩码的质量远小于小车的质量
D.实验前应该调整滑轮的高度,使细线与木板平行
(2)用游标卡尺测量遮光条宽度如图乙所示,则遮光条的宽度d=______ mm;
(3)请根据表中测量数据,以悬挂钩码的个数n为横轴,以
为纵轴,在坐标纸上作出
图像______ ;
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/8/22/d63db573-bcda-4c82-9a25-095258151b84.png?resizew=223)
(4)能否仅依据“
图像是一条过原点的直线”就得出“合外力对小车做的功等于小车动能增量”的结论?
______ (选填“能”或“不能”), 理由是______ 。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/8/22/54ff84fa-6eed-4eaf-88ac-7afee5de4982.png?resizew=448)
①用游标卡尺测出遮光片的宽度d;
②安装好实验器材,调整垫块位置使木板的倾角合适,将小车放在木板上某一位置A,用刻度尺量出小车上的遮光片到光电门的距离L;
③在细线左端挂一个质量为m0的钩码,将小车从A位置由静止释放,记录下遮光片通过光电门的时间t;
④保持小车质量不变,逐次增加悬挂钩码个数,重复步骤③,并将各次实验中遮光片通过光电门的时间记录到下表中:
悬挂钩码个数n | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
t/ms | 11.79 | 8.16 | 6.71 | 5.77 | 5.14 |
| 0.72 | 1.50 | 2.22 | 3.00 | 3.78 |
回答下列问题:
(1)关于实验操作,下列说法
A.要将小车从同一位置由静止释放
B.改变悬挂钩码的数量后,要重新平衡摩擦力
C.实验中需保证悬挂钩码的质量远小于小车的质量
D.实验前应该调整滑轮的高度,使细线与木板平行
(2)用游标卡尺测量遮光条宽度如图乙所示,则遮光条的宽度d=
(3)请根据表中测量数据,以悬挂钩码的个数n为横轴,以
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/143255f585a29fcd2b393b6d71f38e9f.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/8/22/d63db573-bcda-4c82-9a25-095258151b84.png?resizew=223)
(4)能否仅依据“
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/143255f585a29fcd2b393b6d71f38e9f.png)
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实验题
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适中
(0.65)
【推荐3】利用气垫导轨验证动能定理,实验装置示意图如图所示∶
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/6/15/f496cfe6-34c0-44a0-a4a2-49681f3c5d11.png?resizew=380)
实验主要步骤如下∶
①在水平桌面上放置气垫导轨,将它调至水平;
②用游标卡尺测量遮光条的宽度d;
③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离L;
④将滑块移至光电门1左侧某处,待托盘静止不动时,释放滑块,从固定在滑块上的拉力传感器读出细线拉力的大小F,从数字计时器读出遮光条通过光电门1的时间△t1,通过光电门2的时间△t2;
⑤用天平称出滑块、遮光条和拉力传感器的总质量M
回答下列问题∶
(1)以滑块(包含遮光条和拉力传感移)为研究对象,在实验误差允许的范围内,若满足关系式___ (用测量量的字母表示),则可认为验证了动能定理;
(2)关于本实验,某同学提出如下观点,其中正确的是( )
A.理论上,遮光条的宽度越窄,遮光条通过光电门的平均速度越接近瞬时速度
B.牵引滑块的细绳应与导轨平行
C.需要考虑托盘和砝码受到的空气阻力对实验结果产生的影响
D.托盘和砝码的总质量m必须远小于滑块、遮光条和拉力传感器的总质量M
(3)不计空气阻力,已知重力加速度,和实验测得的物理量,根据“mg-F=ma”,可以计算托盘和砝码的总质量m。若不考虑遮光条宽度的影响,计算出托盘和砝码的总质量为m1;
若考虑遮光条宽度的影响,计算出托盘和砝码的总质量为m2,则m1____ m2(选填“大于”、“等于”、“小于”)。
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实验主要步骤如下∶
①在水平桌面上放置气垫导轨,将它调至水平;
②用游标卡尺测量遮光条的宽度d;
③由导轨标尺读出两光电门中心之间的距离L;
④将滑块移至光电门1左侧某处,待托盘静止不动时,释放滑块,从固定在滑块上的拉力传感器读出细线拉力的大小F,从数字计时器读出遮光条通过光电门1的时间△t1,通过光电门2的时间△t2;
⑤用天平称出滑块、遮光条和拉力传感器的总质量M
回答下列问题∶
(1)以滑块(包含遮光条和拉力传感移)为研究对象,在实验误差允许的范围内,若满足关系式
(2)关于本实验,某同学提出如下观点,其中正确的是
A.理论上,遮光条的宽度越窄,遮光条通过光电门的平均速度越接近瞬时速度
B.牵引滑块的细绳应与导轨平行
C.需要考虑托盘和砝码受到的空气阻力对实验结果产生的影响
D.托盘和砝码的总质量m必须远小于滑块、遮光条和拉力传感器的总质量M
(3)不计空气阻力,已知重力加速度,和实验测得的物理量,根据“mg-F=ma”,可以计算托盘和砝码的总质量m。若不考虑遮光条宽度的影响,计算出托盘和砝码的总质量为m1;
若考虑遮光条宽度的影响,计算出托盘和砝码的总质量为m2,则m1
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