组卷网 > 高中物理综合库 > 力学 > 曲线运动 > 圆周运动 > 生活中的圆周运动 > 竖直方向的圆周运动 > 绳球类模型及其临界条件
题型:实验题 难度:0.65 引用次数:413 题号:8965434
利用计算机和力传感器可以比较精确地测量作用在挂钩上的力,并能得到挂钩所受的拉力随时间变化的关系图象,实验过程中挂钩位置可认为不变.某同学利用力传感器和单摆小球来验证机械能守恒,实验步骤如下:

①如图甲所示,固定力传感器M
②取一根不可伸长的轻质细线,一端连接一小铁球,另一端穿过固定的光滑小圆环O(小圆环重力不计)并固定在传感器M的挂钩上(小圆环刚好够一根细线通过);
③让小铁球自由悬挂并处于静止状态,从计算机中得到拉力随时间变化的关系图象如图乙所示;
④让小铁球以较小的角度在竖直平面内的AB之间摆动,从计算机中得到拉力随时间变化的关系图象如图丙所示.请回答以下问题
(1)小铁球的重力为______
(2)为了验证小铁球在最高点A和最低点处的机械能是否相等(忽略空气阻力),现已测得图乙和图丙中的F0F1F2的大小,只需验证______等式是否成立即可用F0F1F2来表示)

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(1)先测钢球的直径,记为,再测细线的绳长,这样就可以得到小钢球做圆周运动的半径,记为,若在某次操作中,测出小钢球通过点正上方最高点处光电门A的时间为,此时拉力传感器示数,则此时小球速度的大小为_________,此处重力加速度表达式为_________。(用表示)
(2)实验中,因缺少测量小钢球质量的器材,小组同学提出认真观察圆心等高处数据来求质量。某次观察中,某同学测得小球经过圆心等高处的光电门B挡光时间为,对应位置拉力传感器的示数为,由此可得小球质量的表达式为_________。(用表示)
(3)实验中,另一位同学每次操作时,重点读取点正下方的数据,多次记录小球在此位置的挡光时间和对应的拉力传感器示数,多测几组数据后,该同学提出了利用图像法处理数据的方案,作图像,得到了下图,则:图像与纵轴的截距_________,图像的斜率_________。(用表示)

2024-04-30更新 | 197次组卷
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【推荐2】某物理兴趣小组的同学设计了一个利用力传感器和单摆小球来验证机械能守恒,实验过程如下。
①如图甲所示,固定力传感器M实验中挂钩位置可认为不变;
②取一根不可伸长的细线,一端连接小铁球,另一端穿过固定的光滑小圆环O,并固定在传感器的挂钩上(小圆环刚好够一根细线通过)
③将小铁球自由悬挂并处于静止状态,从计算机中得到拉力随时间变化的关系如图乙所示。
④让小铁球以较小的角度在竖直平面内的AB之间摆动,从计算机中得到拉力随时间变化的关系图象如图丙所示。

(1)为验证小铁球在最高点A和最低处的机械能是否相等,则_____
A.必须要测出小铁球的直径D
B.必须要测出小铁球的质量m
C.必须要测出细线离开竖直方向的最大偏角θ
D.必须要知道图乙、丙中F0F1F2的大小及当地重力加速度g
E.必须要知道图乙、丙中F0F1F2的大小
(2)若已经通过实验测得了(1)中所需的物理量,则为了验证小铁球在最高点B和最低点处的机械能是否相等,只需验证等式_______________是否成立即可。(用题中所测得的物理量符号表示)
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(1)将小球放在电子秤上,其示数为m;将小球用细线系在铁架台,悬挂点到球心的距离为L,然后把铁架台放在电子秤上,小球静止时,电子秤的示数为M
(2)铁架台放在电子秤上,将小球拉起后由静止释放,释放时细线处于水平伸直状态,忽略空气阻力,当小球运动到最低点时,电子秤的示数为_______,若测得小球在最低点时的速度大小为v0,则当地的重力加速度大小为_________________
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