在研究匀变速直线运动规律的实验中,通过纸带算出小车经过各计数点的瞬时速度后,为了计算加速度,以下四种说法中最合理的是 ( )
A.根据任意两计数点的速度用公式算出加速度
B.根据实验数据画出v﹣t图象,量出其倾角θ,由公式a=tanθ,求出加速度
C.根据实验数据画出v﹣t图象,由图线上相距较远的两点所对应的速度.时间用公式算出加速度
D.依次算出通过连续两计数点的加速度,算出平均值作为小车的加速度
C测定匀变速直线运动的加速度.
【分析】根据各计数点的瞬时速度作出速度﹣时间图象,解出其斜率即是小车的加速度.
图象法能有效地舍弃误差较大的数据,减小偶然误差.
【解答】解:AC、在处理实验数据时,如果只使用其中两个数据,由于偶然误差的存在可能会造成最后误差较大;所以我们可以根据实验数据画出v﹣t图象,考虑到误差,不可能是所有点都整齐的排成一条直线,连线时,应该尽量使那些不能画在线上的点均匀地分布在线的两侧,这样图线上会舍弃误差较大的点,由图线上任意两点所对应的速度及时间,用公式算出加速度,所以误差小;故A错误,C正确.
B、根据实验数据画出v﹣t图象,当纵坐标取不同的标度时,图象的倾角就会不同,所以量出其倾角,用公式a=tanα算出的数值并不是加速度,故B错误.
D、这种方法是不对的,因为根本就不知道加速度是一个什么函数,如果是一个变化值这种方法完全是错误的,除非你能确定加速度是什么函数,故D错误.
故选:C.
在验证力的平行四边形定则时,先将橡皮条的一端固定在水平木板上,另一端系上带有绳套的两根细绳.实验时,需要两次拉伸橡皮条,第一次是通过两细绳用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条,第二次是用一个弹簧测力计通过一细绳拉橡皮条下列对本实验的要求及减小实验误差的说法正确的有( )
A.两次拉伸橡皮条只要将橡皮条拉伸相同长度即可
B.第二次拉橡皮条时要使细绳沿第一次实验所作平行四边形对角线方向
C.标记拉力方向时,铅笔要紧靠细绳,沿绳移动画出拉力方向
D.拉橡皮条的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要远些
E.弹簧测力计使用前要先调到零点,拉橡皮条时弹簧的伸长方向和所测拉力方向要一致
DE验证力的平行四边形定则.
【分析】为了使两根弹簧秤拉力的作用效果与一根弹簧秤拉力的作用效果相同,两次橡皮条伸长的长度相同,且拉到同一个结点,为了减小实验误差,拉橡皮条的细绳要长些,标记方向的两点要远些.
【解答】解:A、两次拉伸橡皮条要将橡皮条拉伸到同一结点.故A错误.
B、第二次拉橡皮条仍然要将橡皮条拉到与第一次相同的结点,且与橡皮条的方向共线.故B错误.
C、标记方向上时在细绳的方向上标两个点,两点确定一条直线,不能沿绳子画方向.故C错误.
D、为了减小实验误差,拉橡皮条的细绳要长些,标记方向的两点要远些.故D正确.
E、弹簧测力计使用前要先调到零点,拉橡皮条时弹簧的伸长方向和所测拉力方向要一致.故E正确.
故选DE.
用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律.实验所用的电源为学生电源,输出电压为6V的交流电和直流电两种.重锤从高处由静止开始下落,重锤上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带的点痕进行测量,即可验证机械能守恒定律.
(1)下面列举了该实验的几个操作步骤:
A.按照图示的装置安装器件;
B.将打点计时器接到电源的“直流输出”上;
C.用天平测出重锤的质量;
D.释放悬挂纸带的夹子,同时接通电源开关打出一条纸带;
E.测量纸带上某些点间的距离;
F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否
等于增加的动能.
其中没有必要进行的或者操作不当的步骤,将其选项对应的字母填在下面的空行内,并说明其原因.
答: ;
;
;
(2)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值.如图所示,根据打出的纸带,选取纸带上的连续的五个点A、B、C、D、E,测出A距起始点O的距离为s0,点AC间的距离为s1,点CE间的距离为s2,使用交流电的频率为f,根据这些条件计算重锤下落的加速度 .
(3)在验证机械能守恒定律的实验中发现,重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加,其原因主要是因为在重锤下落的过程中存在阻力作用,可以通过该实验装置测阻力的大小.若已知当地重力加速度公认的较准确的值为g,还需要测量的物理量是 .试用这些物理量和纸带上的数据表示出重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小F= .
验证机械能守恒定律.
【分析】解决实验问题首先要掌握该实验原理,了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项.
纸带实验中,若纸带匀变速直线运动,测得纸带上的点间距,利用匀变速直线运动的推论,可计算出打出某点时纸带运动的加速度.
重物下落过程中受重力和阻力,根据牛顿第二定律求出平均阻力大小.
【解答】解:(1)没有必要进行的步骤是:
因为我们是比较mgh、mv2的大小关系,故m可约去比较,不需要用天平.故C没有必要.
操作不恰当的步骤是:
应将打点计时器接到电源的交流输出端上,故B错误.
开始记录时,应先给打点计时器通电打点,然后再释放重锤,让它带着纸带一同落下,如果先放开纸带让重物下落,再接通打点计时时器的电源,由于重物运动较快,不利于数据的采集和处理,会对实验产生较大的误差,故D错误.
(2)利用匀变速直线运动的推论△x=at2
a===(s2﹣s1)f2
(3)还需要测量的物理量是重锤的质量m.
重物下落过程中受重力mg和阻力F,根据牛顿第二定律得:
F合=mg﹣F
F=mg﹣ma=m(g﹣);
故答案为:(1)B.应将打点计时器接到电源的交流输出上;
C.不需测出重锤的质量;
D.先接通电源后释放悬挂纸带的夹子;
(2)a=;
(3)m,m(g﹣).
一辆汽车沿平直公路从甲站开往乙站,起动加速度为2m/s2,加速行驶5秒,后匀速行驶2分钟,然后刹车,滑行50m,正好到达乙站.求汽车从甲站到乙站的平均速度?
平均速度;匀变速直线运动的位移与时间的关系.
【分析】根据运动学基本公式分别求出各阶段的位移,平均速度等于总位移除以总时间.
【解答】解:起动阶段行驶位移为:S1=
匀速行驶的速度为:V=at1
匀速行驶的位移为:S2=Vt2
刹车段的位移为:S3=
汽车从甲站到乙站的平均速度为:
V=
答:汽车从甲站到乙站的平均速度为9.44m/s.
一个质量m=2kg的滑块在倾角为θ=37°的固定斜面上,受到一个大小为40N的水平推力F作用,以v0=10m/s的速度沿斜面匀速上滑.(sin37°=0.6,取g=10m/s2)
(1)求滑块与斜面间的动摩擦因数;
(2)若滑块运动到A点时立即撤去推力F,求这以后滑块再返回A点经过的时间.
共点力平衡的条件及其应用;匀变速直线运动的位移与时间的关系;力的合成与分解的运用;牛顿第二定律.
【分析】(1)滑块在水平推力作用下沿斜面向上匀速运动,合力为零,根据正交分解法列方程,求解动摩擦因数;
(2)若滑块运动到A点时立即撤去推力F,滑块先向上做匀减速运动,后向下做匀加速运动.根据牛顿第二定律和运动学公式结合求解时间.
【解答】解:(1)滑块在水平推力作用下沿斜面向上匀速运动时,合力为零,则有
Fcos37°=mgsin37°+μ(mgcos37°+Fsin37°)
代入解得,μ=0.5
(2)撤去F后,滑块上滑过程:
根据牛顿第二定律得:mgsin37°+μmgcos37°=ma1,
得,a1=g(sin37°+μcos37°)
上滑的时间为 t1==1s
上滑的位移为 x==5m
滑块下滑过程:mgsin37°﹣μmgcos37°=ma2,
得,a2=g(sin37°﹣μcos37°)
由于下滑与上滑的位移大小相等,则有
x=
解得, =s
故 t=t1+t2=(1+)s
答:
(1)滑块与斜面间的动摩擦因数是0.5;
(2)若滑块运动到A点时立即撤去推力F,这以后滑块再返回A点经过的时间是(1+)s.
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