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实验:探究功与速度变化的关系
某探究学习小组的同学欲探究恒力做功与物体动能变化的关系,他们在实验室组装了一套如图所示的装置,另外他们还找到打点计时器所用的学生电源一台、天平、刻度尺、导线、复写纸、纸带、砝码若干。当滑块连接上纸带,用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时,释放小桶,滑块处于静止状态。
(1)某同学的实验步骤如下:用天平称量小车的质量M和砝码的总质量m。让砝码带动小车加速运动,用打点计时器记录其运动情况,在打点计时器打出的纸带上取两点,测出这两点的间距L,算出这两点的速度v
1
与v
2
。本实验装置图(准备放开小车时刻)中有什么缺点或错误?要完成本实验,还缺哪些实验步骤?应控制的实验条件是什么?
(2)在实验操作正确的前提下,若挑选的一条点迹清晰的纸带如图所示,已知相邻两个点间的时间间隔为T,从A点到B、C、D、E、F点的距离依次为s
1
、s
2
、s
3
、s
4
、s
5
(图中未标s
3
、s
4
、s
5
),则由此可求得纸带上由B点到E点所对应过程中,合外力对滑块所做的功W=___________;该滑块动能改变量的表达式为△E
K
=___________(结果用题中已知物理量的符号表示);若满足___________,则动能定理得证。
题型:
实验题
难度:
偏难
1061
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解答
(1)①实验装置图中存在的问题有:细线与轨道平面应该平行;初始时刻,小车应紧靠打点计时器
②所缺的步骤:调节轨道的倾斜程度,使小车能在轨道上匀速运动为止
③应该控制的实验条件是M>>m
(2)
,
,
知识点
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这道题主要考察
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举一反三
(1)某实验小组利用拉力传感器和打点计时器探究“动能定理”,如图1示,他们将拉力传感器固定在小车上,用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连,用拉力传感器记录小车受到拉力的大小,在小车的后面连接纸带,通过打点计时器记录小车的运动情况,小车中可以放置砝码.请把下面的实验步骤补充完整.
实验主要步骤如下:
①测量______、砝码和拉力传感器的总质量M,把细线的一端固定在拉力传感器上,另一端通过定滑轮与钩码相连,将纸带连接小车并通过打点计时器,正确连接所需电路.
②将小车停在C点,在释放小车______(选填“之前”或“之后”)接通打点计时器的电源,在纸带上打出一系列的点,记录细线拉力.
③在小车中增加砝码,或减少砝码,重复②的操作.
④处理数据.
实验结果发现小车动能的增加量△E
k
总是明显小于拉力F做的功W,你认为其主要原因应该是上述实验步骤中缺少的步骤是______.
(2)小明同学为测量某金属丝的电阻率,他截取了其中的一段,用米尺测出金属丝的长度L,用螺旋测微器测得其直径为D,用多用电表粗测其电阻约为R.
①该同学将米尺的0刻度线与金属丝的左端对齐,从图2甲)中读出金属丝的长度L=______mm.
②该同学用螺旋测微器测金属丝的直径,从图2乙)中读出金属丝的直径D=______mm.
③该同学选择多用电表“×10”档粗测金属丝的电阻,从图2丙)中读出金属丝的电阻R=______Ω.
④接着,该同学用伏安法尽可能精确地测出该金属丝的电阻,然后根据电阻定律计算出该金属丝的电阻率.实验室提供的器材有:
A.直流电源E(电动势4V,内阻不计)
B.电流表A
1
(量程0~3mA,内阻约50Ω)
C.电流表A
2
(量程0~15mA,内阻约30Ω)
D.电压表V
1
(量程0~3V,内阻10kΩ)
E.电压表V
2
(量程0~15V,内阻25kΩ)
F.滑动变阻器R
1
(阻值范围0~15Ω,允许通过的最大电流2.0A)
G.滑动变阻器R
2
(阻值范围0~2kΩ,允许通过的最大电流0.5A)
H.待测电阻丝R
x
,开关、导线若干
要求较准确地测出其阻值,电流表应选______,电压表应选______,滑动变阻器应选______.(用器材前的字母表示即可)
⑤用图3示的电路进行实验测得R
x
,实验时,开关S
2
应向______闭合(选填“1”或“2”).
⑥请根据选定的电路图,在如图4示的实物上画出连线(部分线已画出).
⑦(多选)在下列测定金属丝的电阻率的几个步骤中,错误的是______.
A.先用米尺测出金属丝的长度,再将金属丝两端固定在接线柱上悬空拉直;
B.用螺旋测微器在不同位置测出金属丝的直径D各三次,求平均值
.
D
;
C.打开开关,将选好的实验器材按图3接成实验电路;
D.闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表和电压表有合适的示数,读出并记下这组数据;
E.改变滑动变阻器的滑键位置,重复进行实验,测出6组数据,并记录在表格中;
F.分别计算出电流平均值(
.
I
)和电压的平均值(
.
U
),再求出电阻的平均值
.
R
=
.
U
.
I
;
G.根据电阻定律计算出该金属丝的电阻率.
⑧设金属丝的长度为L(m),直径的平均值为
.
D
(m),电阻的平均值为
.
R
(Ω),则该金属丝电阻率的表达式为ρ=______.
题型:
问答题
难度:
中档
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①某同学探究恒力做功和物体动能变化间的关系,方案如图所示.他想用钩码的重力表示小车受到的合外力,为减小这种做法带来的误差,实验中要采取的两项措施是:
a______b______
②如图所示是某次实验中得到的一条纸带,其中A、B、C、D、E、F是计数点,相邻计数点间的时间间隔为T.距离如图.则打B点时的速度为______;要验证合外力的功与动能变化间的关系,测得位移和速度后,还要测出的物理量有______
题型:
问答题
难度:
中档
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(1)用图甲所示的装置利用打点计时器进行探究动能定理的实验,实验时测得小车的质量为m,木板的倾角为θ.实验过程中,选出一条比较清晰的纸带,用直尺测得各点与A点间的距离如图乙所示:AB=d
1
;AC=d
2
;AD=d
3
;AE=d
4
.已知打点计时器打点的周期为T,重力加速度为g,小车与斜面间摩擦可忽略不计.那么打D点时小车的瞬时速度为______;取纸带上的BD段进行研究,合外力做的功为______;小车动能的改变量为______;
(2)测量电源的电动势E及内阻r(E约为4.5V,r约为1.5Ω).器材:量程为3V的理想电压表V,量程为0.5A的电流表A(具有一定内阻),固定电阻R=4Ω,滑动变阻器R′,开关K,导线若干.
①在图丙中画出实验电路原理图,图中各元件需用题目中所给出的符号或字母标出.
②实验中,当电流表读数为I
1
时,电压表读数为U
1
;当电流表读数为I
2
时,电压表读数为U
2
,则可以求
出E=______,r=______.(I
1
,I
2
,U
1
,U
2
及R表示)
题型:
问答题
难度:
中档
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