(1)某同学用如图1所示的实验装置探究小车动能变化与合外力对它所做功的关系.图中A为小车,连接在小车后面的纸带穿过打点计

(1)某同学用如图1所示的实验装置探究小车动能变化与合外力对它所做功的关系.图中A为小车,连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B的限位孔,它们均置于水平放置的一端带有定滑轮的足够长的木板上,C为弹簧测力计,不计绳与滑轮的摩擦.实验时,先接通电源再松开小车,打点计时器在纸带上打下一系列点.

①该同学在一条比较理想的纸带上,从点迹清楚的某点开始记为O点,顺次选取5个点,分别测量这5个点到O之间的距离,并计算出它们与O点之间的速度平方差△v2(△v2=v2-v02),填入下表:
点迹 s/cm △v 2/m2•s-2
O / /
1 1.60 0.04
2 3.60 0.09
3 6.00 0.15
4 7.00 0.18
5 9.20 0.23
请以△v2为纵坐标,以s为横坐标在方格纸中作出△v2-s图象.若测出小车质量为0.2kg,结合图2可求得小车所受合外力的大小为______N
②若该同学通过计算发现小车所受合外力小于测力计读数,明显超出实验误差的正常范围.你认为主要原因是______,实验操作中改进的措施是______.
(2)卫星绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态,物体对支持面几乎没有压力,所以在这种环境中已无法用天平称量物体的质量.假设某同学在这种环境设计了如图所示装置(图3中O为光滑的小孔)来间接测量物体的质量:给待测物体一个初速度,使它在桌面上做匀速圆周运动.设航天器中具有基本的测量工具.
①物体与桌面间的摩擦力可以忽略不计,原因是______;
②实验时需要测量的物理量是______;
③待测物体质量的表达式为m=
FT2
4π2r
FT2
4π2r
有混有混 1年前 已收到1个回答 举报

糖糖12 幼苗

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解题思路:(1)根据图象用直线将点相连,误差较大的点舍去;结合动能定理的表达式分析图象的可得出图象中有关合外力表达式;实验中将拉力作为了合力,但若不平衡摩擦力,则会造成较大的误差.
(2)物体做圆周运动时,由于物体处于完全失重状态,对支持面没有压力,则物体做圆周运动的向心力由拉力提供,结合牛顿第二定律列出表达式,从而得出待测物体质量的表达式以及所需测量的物理量.

(1)①以s为横坐标在方格纸中作出△v2-s图象,如图所示:

由动能定理可得:W=Fx=[1/2]mv2-[1/2]mv02=[1/2]m(v2-v02
化简得△v2=[2F/m]
则可知图象的斜率等于[2F/m],
由图可知,图象的斜率为2.5;合外力F=0.25N;
②实验中是将物体的重力充当了小车的拉力,由于小车受到桌面的摩擦力,故会使合力小于物体的重力,造成较大的误差,故应未平衡摩擦力(或小车受到的摩擦阻力的影响).措施是把木板不带定滑轮的那一端适当垫高,以平衡摩擦力.
(2)①因为卫星绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态,物体对支持面几乎没有压力,所以物体与桌面间的摩擦力可以忽略不计;
②物体做匀速圆周运动的向心力由拉力提供,根据牛顿第二定律有:F=m(

T)2r=ma,可知要测出物体的质量,则需测量弹簧秤的示数F,圆周运动的半径r,以及物体做圆周运动的周期T.
③根据F=m(

T)2r=ma,得m=
FT2
4π2r.
故答案为:(1)①0.25;②未平衡摩擦力;把木板不带定滑轮的那一端适当垫高,以平衡摩擦力;
(2)①物体对支持面无压力;②弹簧秤拉力F、圆周运动半经r、周期T;③
FT2
4π2r.

点评:
本题考点: 探究功与速度变化的关系.

考点点评: 解决本题的关键知道物体做圆周运动向心力的来源,结合牛顿第二定律进行求解.对于实验的考查应要注意实验的原理,通过原理体会实验中的数据处理方法及仪器的选择.有条件的最好亲手做一下实验.

1年前

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