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三实验题高分练二 力学创新
1.某同学用如图甲所示的装置来验证动量守恒定律该装置由水平长木板及固定在长木板一端的硬币发射器组成硬币发射器包括弹片及弹片释放装置释放弹片可将硬币以某一初速度弹出已知一元硬币和五角硬币与长木板间动摩擦因数相同主要实验步骤如下:
①将一元硬币置于发射槽口释放弹片将硬币发射出去硬币沿着长木板中心线运动在长木板中心线的适当位置取一点O测出硬币停止滑动时硬币右侧到O点的距离再从同一位置释放弹片将硬币发射出去重复多次取该距离的平均值记为x1如图乙所示;
②将五角硬币放在长木板上使其左侧位于O点并使其直径与中心线重合按步骤
①从同一位置释放弹片重新弹射一元硬币使两硬币对心正碰重复多次分别测出两硬币碰后停止滑行时与O点距离的平均值x2和x3如图丙所示1为完成该实验除长木板硬币发射器一元及五角硬币刻度尺外还需要的器材有 2实验中还需测量的物理量有 验证动量守恒定律的表达式为 用测量物理量对应的字母表示
2.甲、乙两同学均设计了测动摩擦因数的实验已知重力加速度为g1甲同学设计的实验装置如图甲所示其中A为置于水平面上的质量为M的长直木板B为木板上放置的质量为m的物块C为与物块右端连接的一轻质弹簧测力计连接弹簧测力计的细绳水平实验时用力向左拉动A当C的示数稳定后B仍在A上读出其示数F则该设计能测出 填“A与B”或“A与地面”之间的动摩擦因数其表达式为μ= 2乙同学的设计如图乙所示他在一端带有定滑轮的长木板上固定A、B两个光电门与光电门相连的计时器可以显示带有遮光片的物块在其间的运动时间与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质测力计能显示挂钩处所受的拉力长木板固定在水平面上物块与滑轮间的细绳水平实验时多次改变砂桶中砂的质量每次都让物块从靠近光电门A处由静止开始运动读出多组测力计示数F及对应的物块在两光电门之间的运动时间t;在坐标系中作出F-的图线如图丙所示图线的斜率为k与纵轴的截距为b因乙同学不能测出物块质量故该同学还应该测出的物理量为 填所测物理量及符号根据所测物理量及图线信息可知物块与木板之间的动摩擦因数表达式为μ=
3.某同学利用如图所示的装置验证动能定理将木板竖直放置在斜槽末端的前方某一固定位置在木板上依次固定好白纸、复写纸将小球从不同的标记点由静止释放记录小球到达斜槽底端时下落的高度H并根据落点位置测量出小球离开斜槽后的竖直位移y改变小球在斜槽上的释放位置进行多次测量记录数据如下:1在安装斜槽时应注意 2已知斜槽倾角为θ小球与斜槽之间的动摩擦因数为μ木板与斜槽末端的水平距离为x小球在离开斜槽后的竖直位移为y不计小球与水平槽之间的摩擦小球从斜槽上滑下的过程中若动能定理成立则应满足的关系式是 3若想利用图像直观得到实验结论最好应以H为横坐标以 为纵坐标描点作图答案精解精析
1.答案 1天平 2一元硬币与五角硬币的质量m
1、m2 m1=m1+m2解析 1动量是质量与速度的乘积因此本实验需要测量硬币的质量即还需要的实验器材为天平2在验证动量守恒定律时需要测量一元硬币的质量m1以及五角硬币的质量m2;由牛顿第二定律可知两枚硬币的加速度均为a=μg由运动学公式v2=2ax可得碰前一元硬币的速度为v1=碰后一元硬币和五角硬币的速度分别为v2=、v3=若满足m1v1=m1v2+m2v3即m1=m1+m2即可验证动量守恒定律
2.答案 1A与B 2光电门A、B之间的距离x 解析 1实验时用力向左拉动AC稳定时读数F等于A与B之间的摩擦力A与B之间的压力等于物块B的重力mg由F=μmg可得A与B之间的动摩擦因数表达式为μ=2根据题述情境测力计示数F等于细绳中拉力由牛顿第二定律有F-μmg=ma由匀变速直线运动规律有x=at2联立解得F=2mx+μmg图丙所示的F-图线斜率k=2mx与纵轴的截距b=μmg若不能测量物块质量m联立消去m解得μ=因此还应该测出的物理量为光电门A、B之间的距离x
3.答案 1使斜槽末端O点的切线水平 2Hy= 3解析 1本实验是采用平抛运动来验证动能定理的故要求斜槽末端O点的切线水平让小球离开轨道后做平抛运动2设小球到达斜槽末端的速度为v在斜面上由动能定理可得mgH-μmgcosθ×=mv2根据平抛运动规律可得x=vty=gt2联立可得Hy=3由Hy=可知H、y的乘积为常数若想利用图像直观得到实验结论最好应以H为横坐标以为纵坐标描点作图高度Hh为单位长度h2h3h4h5h6h7h8h9h竖直位移y/cm
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