為了“探究外力做功與物體動能變化的關(guān)系”,查資料得知,彈簧的彈性勢能Ep=12kx2,其中k是彈簧的勁度系數(shù),x是彈簧長度的變化量。
某同學(xué)就設(shè)想用壓縮的彈簧推靜止的小球(質(zhì)量為m)運動來探究這一問題。
為了研究方便,把小鐵球m放在水平桌面上做實驗,讓小球m在彈力作用下運動,即只有彈簧推力做功。
該同學(xué)設(shè)計實驗如下:
首先進行如圖甲所示的實驗:將輕質(zhì)彈簧豎直掛起來,在彈簧的另一端掛上小鐵球m,靜止時測得彈簧的伸長量為d。
在此步驟中,目的是要確定物理量彈簧的勁度系數(shù)彈簧的勁度系數(shù),用m、d、g表示為mgdmgd。
接著進行如圖乙所示的實驗:將這根彈簧水平放在桌面上,一端固定,另一端被小鐵球m壓縮,測得壓縮量為x,釋放彈簧后,小鐵球被推出去,從高為h的水平桌面上拋出,小鐵球在空中運動的水平距離為L。
小鐵球的初動能Ek1=00,小鐵球的末動能Ek2=mgL24hmgL24h。
彈簧對小鐵球做的功W=mgx22dmgx22d。(用m、x、d、g表示)
對比W和Ek2-Ek1就可以得出“外力做功與物體動能變化的關(guān)系”,即在實驗誤差允許范圍內(nèi),外力所做的功等于物體動能的變化。
1
2
mg
d
mg
d
mg
L
2
4
h
mg
L
2
4
h
mg
x
2
2
d
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x
2
2
d
【考點】探究動能定理.
【答案】彈簧的勁度系數(shù);;0;;
mg
d
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L
2
4
h
mg
x
2
2
d
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:35引用:4難度:0.5
相似題
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1.如圖所示,鉤碼通過滑輪牽引小車,使它在長木板上運動,打點計時器在紙帶上記錄小車的運動情況,利用該裝置可以完成“探究動能定理”的實驗,鉤碼質(zhì)量m,小車質(zhì)量M已通過實驗測得
(1)打點計時器使用的電源是 (填選項前的字母)。
A.交流電源
B.直流電源
(2)實驗中,需要平衡摩擦力和其它阻力,正確操作方法是 (填選項前的字母)。
A.不掛鉤碼,小車靜止放在木板上,把長木板右端逐漸墊高,直到小車開始運動,不再改變右端高度,即認為平衡了摩擦力和其它阻力
B.小車靜止放在木板上,掛上鉤碼,給鉤碼下邊再逐漸添加鉤碼,觀察小車能否運動,小車能向下運動時,即認為平衡了摩擦力和其它阻力
C.不掛鉤碼,把長木板右端逐漸墊高,打開電源,輕推小車,目測小車是否做勻速直線運動
D.不掛鉤碼,把長木板右端逐漸墊高,打開電源,輕推小車,通過觀察小車運動后打點計時器打點是否均勻,如果均勻,則認為平衡了摩擦力和其它阻力
(3)平衡摩擦后,接通電源,釋放小車,打點計時器在紙帶上打下一系列點,將打下的第一個點標(biāo)為O,在紙帶上依次取A、B、C……若干個計數(shù)點,已知相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T,測得A、B、C……各點到O點的距離分別為x1、x2、x3……,如圖所示,實驗中,鉤碼質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量,可認為小車所受的拉力大小為mg,從打O點到打B點的過程中,拉力對小車做的功WOB=,打B點時小車的動能為EkB=。
(4)利用該裝置還可完成以下哪些實驗 。
A.探究小車速度隨時間變化的規(guī)律實驗
B.驗證小車和鉤碼系統(tǒng)機械能守恒定律的實驗
C.研究平拋運動的規(guī)律實驗
D.探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗發(fā)布:2024/12/29 22:0:2組卷:56引用:2難度:0.7 -
2.如圖1所示,用質(zhì)量為m的重物通過滑輪牽引小車,使它在長木板上運動,打點計時器在紙帶上記錄小車的運動情況.利用該裝置可以完成“探究動能定理”的實驗.
(1)打點計時器使用的電源是 (選填選項前的字母).
A.直流電源 B.交流電源
(2)實驗中,需要平衡摩擦力和其他阻力,正確操作方法是 (選填選項前的字母).
A.把長木板右端墊高 B.改變小車的質(zhì)量
在不掛重物且 (選填選項前的字母)的情況下,輕推一下小車,若小車拖著紙帶做勻速運動,表明已經(jīng)消除了摩擦力和其他阻力的影響.
A.計時器不打點 B.計時器打點
(3)接通電源,釋放小車,打點計時器在紙帶上打下一系列點,將打下的第一個點標(biāo)為O.在紙帶上依次取A、B、C……若干個計數(shù)點,已知相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T.測得A、B、C……各點到O點的距離為x1、x2、x3……,如圖2所示.
實驗中,重物質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量,可認為小車所受的拉力大小為mg.從打O點到打B點的過程中,拉力對小車做的功W=,打B點時小車的速度v=.
(4)以v2為縱坐標(biāo),W為橫坐標(biāo),利用實驗數(shù)據(jù)作出如圖3所示的v2-W圖象.由此圖象可得v2隨W變化的表達式為 .根據(jù)功與能的關(guān)系,動能的表達式中可能包含v2這個因子;分析實驗結(jié)果的單位關(guān)系,與圖線斜率有關(guān)的物理量應(yīng)是 .發(fā)布:2024/12/29 19:0:2組卷:33引用:5難度:0.5 -
3.如圖1所示,用質(zhì)量為m的重物通過滑輪牽引小車,使它在長木板上運動,打點計時器在紙帶上記錄小車的運動情況.利用該裝置可以完成“探究動能定理”的實驗.
(1)打點計時器使用的電源是 (選填選項前的字母).
A.直流電源
B.交流電源
(2)實驗中,需要平衡摩擦力和其他阻力,正確操作方法是 (選填選項前的字母).
A.把長木板右端墊高
B.改變小車的質(zhì)量
(3)在不掛重物且 (選填選項前的字母)的情況下,輕推一下小車,若小車拖著紙帶做勻速運動,表明已經(jīng)消除了摩擦力和其他阻力的影響.
A.計時器不打點
B.計時器打點
(4)接通電源,釋放小車,打點計時器在紙帶上打下一系列點,將打下的第一個點標(biāo)為O.在紙帶上依次去A、B、C…若干個計數(shù)點,已知相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T.測得A、B、C…各點到O點的距離為x1、x2、x3…,如圖2所示.實驗中,重物質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量,可認為小車所受的拉力大小為mg,從打O點打B點的過程中,拉力對小車做的功W=,打B點時小車的速度v=.
(5)以v2為縱坐標(biāo),W為橫坐標(biāo),利用實驗數(shù)據(jù)作如圖3所示的v2-W圖象.由此圖象可得v2隨W變化的表達式為 .根據(jù)功與能的關(guān)系,動能的表達式中可能包含v2這個因子;分析實驗結(jié)果的單位關(guān)系,與圖線斜率有關(guān)的物理量應(yīng)是 .
(6)假設(shè)已經(jīng)完全消除了摩擦力和其他阻力的影響,若重物質(zhì)量不滿足遠小于小車質(zhì)量的條件,則從理論上分析,圖中正確反映v2-W關(guān)系的是 .
A.
B.
C.
D.發(fā)布:2024/10/31 8:0:1組卷:61引用:2難度:0.5
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