某探究學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲以右圖裝置中的滑塊為對(duì)象驗(yàn)證“動(dòng)能定理”,他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室組裝了一套如圖所示的裝置,另外他們還找到了打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的學(xué)生電源、導(dǎo)線、復(fù)寫紙、紙帶、小木塊、細(xì)沙、墊塊.當(dāng)滑塊連接上紙帶,用細(xì)線通過滑輪掛上空的小沙桶時(shí),釋放小桶,滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài).若你是小組中的一位成員,要完成該項(xiàng)實(shí)驗(yàn),則:
(1)你認(rèn)為還需要的實(shí)驗(yàn)器材有______、______.(兩個(gè))
(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)為了保證滑塊(質(zhì)量為M)受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等,沙和沙桶的總質(zhì)量m應(yīng)滿足的實(shí)驗(yàn)條件是______,實(shí)驗(yàn)時(shí)首先要做的步驟是______.
(3)在(2)的基礎(chǔ)上,某同學(xué)用天平稱量滑塊的質(zhì)量M.往沙桶中裝入適量的細(xì)沙,用天平稱出此時(shí)沙和沙桶的總質(zhì)量m.讓沙桶帶動(dòng)滑塊加速運(yùn)動(dòng),用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄其運(yùn)動(dòng)情況,在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上取兩點(diǎn),測出這兩點(diǎn)的間距L和這兩點(diǎn)的速度大小v1與v2(v1<v2).則對(duì)滑塊,本實(shí)驗(yàn)最終要驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為______(用題中的字母表示).
(4)要探究滑塊與沙及沙桶組成的系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒,如果實(shí)驗(yàn)時(shí)所用滑塊質(zhì)量為M,沙及沙桶總質(zhì)量為m,讓沙桶帶動(dòng)滑塊在水平氣墊導(dǎo)軌上加速運(yùn)動(dòng),用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄其運(yùn)動(dòng)情況,在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上取兩點(diǎn),測出這兩點(diǎn)的間距L和這兩點(diǎn)的速度大小v1與v2(v1<v2).則最終需驗(yàn)證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為______(用題中的字母表示).
(1)驗(yàn)證動(dòng)能定理需要測量位移和質(zhì)量,則需要刻度尺和天平.
(2)根據(jù)牛頓第二定律得,整體的加速度a=
mg
M+m
,則繩子的拉力F=Ma=
mMg
M+m
=
mg
1+
m
M
,只有在m<<M時(shí),滑塊(質(zhì)量為M)受到的合力與沙和沙桶的總重力大小基本相等.由于存在摩擦,所以實(shí)驗(yàn)前先平衡摩擦力.
(3)驗(yàn)證合力做功與動(dòng)能變化量是否相等,因?yàn)楹狭ψ龉閙gL,動(dòng)能變化量為
1
2
M(v22-v12)
,即驗(yàn)證熟悉表達(dá)式mgL=
1
2
M(v22-v12)

(4)驗(yàn)證系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒,即驗(yàn)證系統(tǒng)重力勢能的減小量與系統(tǒng)動(dòng)能的增加量是否相等,系統(tǒng)重力勢能的減小量為mgL,系統(tǒng)動(dòng)能的增加量為
1
2
(m+M)(v22-v12)
.即驗(yàn)證mgL=
1
2
(m+M)(v22-v12)

故答案為:(1)天平,刻度尺;(2)m<<M;平衡摩擦力
(3)mgL=
1
2
M(v22-v12)
(4)mgL=
1
2
(m+M)(v22-v12)
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,桌面離地高度為h=1m,質(zhì)量為1kg的小球,從離桌面H=2m高處由靜止下落.若以桌面為參考平面,則小球落地時(shí)的重力勢能及整個(gè)過程中小球重力做功分別為 (g=10m/s2
A.10J,10JB.10J,30J
C.-10J,10JD.-10J,30J

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,豎直平面內(nèi)將質(zhì)量為m的物體從A點(diǎn)沿不同路徑移到B點(diǎn),以下關(guān)于重力做功的的說法中正確的是 (      )
A.以路徑a做功多;
B.以路徑c做功最多;
C.以a、b、c三條路徑做功不等;
D.以a、b、c三條路徑做功相等

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:多選題

如圖所示,輕質(zhì)彈簧的一端與固定的豎直板P拴接,另一端與物體A相連,物體A置于光滑水平桌面上,A右端連接一細(xì)線,細(xì)線繞過光滑的定滑輪與物體B相連.開始時(shí)托住B,讓A處于靜止且細(xì)線恰好伸直,然后由靜止釋放B,直至B獲得最大速度.下列有關(guān)該過程的分析中正確的是( 。
A.B物體受到細(xì)線的拉力保持不變
B.B物體機(jī)械能的減少量大于彈簧彈性勢能的增加量
C.A物體動(dòng)能的增量等于B物體重力對(duì)B做的功與彈簧彈力對(duì)A做的功之和
D.A物體與彈簧所組成的系統(tǒng)機(jī)械能的增加量等于細(xì)線拉力對(duì)A做的功

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

關(guān)于探究“功和物體速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,下列說法正確的是 (  )
A.每次實(shí)驗(yàn)必須算出橡皮筋對(duì)小車做功的具體數(shù)值
B.實(shí)驗(yàn)中小車和木板間存在摩擦,實(shí)驗(yàn)前需要平衡摩擦力
C.實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先釋放小車后通電
D.每次實(shí)驗(yàn)中,橡皮筋拉伸的長度不用保持一致

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

為了探究物體做功與物體速度變化的關(guān)系,現(xiàn)提供如圖1所示的器材,讓小車在橡皮筋的作用下彈出后,沿木板滑行.請(qǐng)思考探究該實(shí)驗(yàn)的思路并回答下列問題(打點(diǎn)計(jì)時(shí)器交流電頻率為50Hz):

(1)以下關(guān)于該試驗(yàn)的說法中有一項(xiàng)不正確,它是______.
A.本實(shí)驗(yàn)設(shè)法讓橡皮筋對(duì)小車做的功分別為W、2W、3W、….所采用的方法是選用同樣的橡皮筋,并在每次實(shí)驗(yàn)中使橡皮筋拉伸的長度保持一致.當(dāng)用1條橡皮筋進(jìn)行是實(shí)驗(yàn)時(shí),橡皮筋對(duì)小車做的功為W,用2條、3條、…橡皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次、…實(shí)驗(yàn)時(shí),橡皮筋對(duì)小車做的功分別是2W、3W、….
B.小車運(yùn)動(dòng)中會(huì)受到阻力,補(bǔ)償?shù)姆椒,可以使木板適當(dāng)傾斜.
C.某同學(xué)在一次實(shí)驗(yàn)中,得到一條記錄紙帶.紙帶上打出的點(diǎn),兩端密、中間疏.出現(xiàn)這種情況的原因,可能是沒有使木板傾斜或傾角太小.
D.根據(jù)記錄紙帶上打出的點(diǎn),求小車獲得的速度的方法,是以紙帶上第一點(diǎn)到最后一點(diǎn)的距離來進(jìn)行計(jì)算.
(2)當(dāng)我們分別用相同的橡皮筋1條、2條、3條、…并起來進(jìn)行第1次、第2次、第3次、…實(shí)驗(yàn)時(shí),每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長度都應(yīng)保持一致,我們把第1次實(shí)驗(yàn)時(shí),橡皮筋對(duì)小車做的功為W.
(3)由于橡皮筋對(duì)小車做功而使小車獲得的速度可以由打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測出,如圖2所示的是其中四次實(shí)驗(yàn)打出的部分紙帶:
(4)試根據(jù)第(2)、(3)項(xiàng)中的信息,完成并填寫下表:
次數(shù)1234
橡皮筋對(duì)小車做的功W2W3W4W
小車速度v(m∕s)1.01.4152.0
小車速度v2(m2∕s21.02.04.0
從表中數(shù)據(jù)可得出結(jié)論:______.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

在探究功與物體速度變化的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)在一次實(shí)驗(yàn)中得到了一條如圖所示的紙帶,這條紙帶上的點(diǎn)兩端較密,中間疏,出現(xiàn)這種情況的原因可能是( 。
A.電源的頻率不穩(wěn)定
B.木板傾斜程度太大
C.沒有使木板傾斜或傾斜角度太小
D.是由于橡皮筋的拉伸程度過大而導(dǎo)致的

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

(13分)如圖所示,邊長為L的正方形導(dǎo)線框abcd,質(zhì)量為m、電阻為R,垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場區(qū)域?qū)挾葹镠(H>L),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B. 線框豎直上拋,線框ab邊向上離開磁場時(shí)的速率是進(jìn)入磁場時(shí)速率的一半,線框離開磁場后繼續(xù)上升一段高度,然后落下并勻速進(jìn)入磁場.不計(jì)空氣阻力,整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中線框不轉(zhuǎn)動(dòng).求線框向上

(1)ab邊離開磁場時(shí)的速率;
(2)通過磁場過程中安培力所做的功;
(3)完全進(jìn)入磁場過程中所通過橫截面的電荷量.

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