(2009?廣東)某試驗(yàn)小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究“動(dòng)能原理”.如圖1,他們將拉力傳感器固定在小車上,用不可伸長的細(xì)線將其通過一個(gè)定滑輪與鉤碼相連,用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小.在水平面上相距50.0cm的A、B兩點(diǎn)各安裝一個(gè)速度傳感器,
記錄小車通過A、B時(shí)的速度大小、小車中可以放置砝碼.
(1)試驗(yàn)主要步驟如下:
①測量
小車
小車
和拉力傳感器的總質(zhì)量M1;把細(xì)線的一端固定在拉力傳感器上,另一端通過定滑輪與鉤碼相連;正確連接所需電路;
②將小車停在C點(diǎn),
由靜止開始釋放小車
由靜止開始釋放小車
,小車在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng),記錄細(xì)線拉力及小車通過A、B時(shí)的速度;
③在小車中增加砝碼,或
改變小車質(zhì)量
改變小車質(zhì)量
,重復(fù)②的操作.
(2)表1是他們測得的一組數(shù)據(jù),期中M是M1與小車中砝碼質(zhì)量之和,|
v
2
2
-
v
2
1
|
是兩個(gè)速度傳感器記錄速度的平方差,可以據(jù)此計(jì)算出動(dòng)能變化量△E,F(xiàn)是拉力傳感器受到的拉力,W是F在A、B間所做的功.表格中的△E3=
0.600J
0.600J
,W3=
0.610J
0.610J
.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)
(3)根據(jù)表,請(qǐng)?jiān)趫D2中的方格紙上作出△E-W圖線.

數(shù)據(jù)記錄表
次數(shù) M/kg |
v
2
1
-
v
2
2
|
/(m/s)2
△E/J F/N W/J
1 0.500 0.760 0.190 0.400 0.200
2 0.500 1.65 0.413 0.8400 0.4200
3 0.500 2.40 △E3 1.220 W3
4 1.000 2.40 1.20 2.420 1.21
5 1.000 2.84 1.42 2.860 1.43
分析:小車在鉤碼的作用下拖動(dòng)紙帶在水平面上做加速運(yùn)動(dòng),通過速度傳感器可算出A B兩點(diǎn)的速度大小,同時(shí)利用拉力傳感器測量出拉小車的力,從而由AB長度可求出合力做的功與小車的動(dòng)能變化關(guān)系.
解答:解:(1)①因?yàn)橐?jì)算動(dòng)能,所以要測量小車和拉力傳感器的總質(zhì)量;②將小車停在C點(diǎn),由靜止開始釋放小車;
③在小車中增加砝碼,或改變小車質(zhì)量重復(fù)實(shí)驗(yàn),得出5-6組數(shù)據(jù);
(2)由各組數(shù)據(jù)可見規(guī)律△E=
1
2
M(v22-v12
可得△E3=0.600 J觀察F-W數(shù)據(jù)規(guī)律可得數(shù)值上W3=
F
2
=0.610 J
(3)在方格紙上作出△E-W圖線如圖所示

故答案為:(1)①小車;②由靜止開始釋放小車;
③改變小車質(zhì)量.
(2)0.600J,0.610J.
(3)△E-W圖線如圖所示
點(diǎn)評(píng):值得注意的是:鉤碼的重力不等于細(xì)線的拉力,同時(shí)學(xué)會(huì)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)從而得出規(guī)律.
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(2)實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下:
①正確連接電路,設(shè)定電阻箱的阻值,開啟電源,合上開關(guān);
②讀出電流表的示數(shù),記錄金屬夾的位置;
③斷開開關(guān),
讀出接入電路中的金屬絲的長度,同時(shí)移動(dòng)金屬夾的位置
讀出接入電路中的金屬絲的長度,同時(shí)移動(dòng)金屬夾的位置
,合上開關(guān),重復(fù)②的操作.
(3)該小組測得電流與金屬絲接入長度關(guān)系的數(shù)據(jù),并據(jù)此給出了圖2的關(guān)系圖線,其斜率為
10.5
10.5
A-1?m-1(保留三位有效數(shù)字);圖線縱軸截距與電源電動(dòng)勢的乘積代表了
電流表內(nèi)阻和電阻箱
電流表內(nèi)阻和電阻箱
的電阻之和.
(4)他們使用螺旋測微器測量金屬絲的直徑,示數(shù)如圖3所示.金屬絲的直徑是
0.200mm
0.200mm
.圖2中圖線的斜率、電源電動(dòng)勢和金屬絲橫截面積的乘積代表的物理量是
電阻率
電阻率
,其數(shù)值和單位為
9.89×10-7Ω?m
9.89×10-7Ω?m
(保留三位有效數(shù)字).

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