精英家教網(wǎng)某同學(xué)在研究性學(xué)習(xí)中充分利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器針對自由落體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了如下三個(gè)問題的深入研究:
(1)當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣仁嵌嗌伲?BR>(2)如何測定物體下落過程中某一位置的速度?
(3)下落過程中機(jī)械能是否守恒?
此同學(xué)依據(jù)這些問題設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案:
如圖17甲所示,將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(頻率為f )固定在鐵架臺(tái)上,先打開電源而后釋放重物,重物帶動(dòng)紙帶從靜止開始下落,打出幾條紙帶并在其中選出一條比較理想的紙帶如圖乙所示.在紙帶上取出若干計(jì)數(shù)點(diǎn),其中每兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間有四個(gè)點(diǎn)未畫出.
①所需器材有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(帶導(dǎo)線)、紙帶、復(fù)寫紙、帶鐵夾的鐵架臺(tái)和帶夾子的重物,此外還需
 
(填字母代號)中的器材.
A.交流電源、天平及毫米刻度尺
B.交流電源、毫米刻度尺
C.交流電源、毫米刻度尺及砝碼
D.交流電源、天平及砝碼
②計(jì)算當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=
 
.(用f、s2、s5表示)
③為了提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確程度,該同學(xué)用圖象法剔除偶然誤差較大的數(shù)據(jù),為使圖線的斜率等于重力加速度,除做v-t圖象外,還可作
 
圖象,其縱軸表示的是
 
,橫軸表示的是
 

④如圖乙所示,打計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)重物的速度v5=
 
.(用f、s3、s4、s5表示)
⑤該同學(xué)選擇打計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)重物所在的位置為重力勢能的零勢能點(diǎn)后,若驗(yàn)證從計(jì)數(shù)點(diǎn)1至計(jì)數(shù)點(diǎn)5兩點(diǎn)間重物的機(jī)械能守恒,其表達(dá)式為
 
分析:根據(jù)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測重力加速度的原理,和實(shí)驗(yàn)的步驟可以判斷遺漏的器材.
由△x=aT2求解加速度.
用圖象法處理實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)比較簡單直觀.
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度,求得打計(jì)數(shù)點(diǎn)1、5時(shí)重物的速度,再求動(dòng)能的增加量為△Ek
根據(jù)重力勢能變化量△EP=mgh,確定高度h求解.
解答:解:①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需接交流電源.重力加速度與物體的質(zhì)量無關(guān),所以不要天平和砝碼.計(jì)算速度需要測相鄰計(jì)數(shù)的距離,需要刻度尺,
故選B.
②由△x=aT2
a=
△x
T2
=
S5-S2
3t2
=
S5-S2
75
2
③由公式v2=2gh,如繪出v2-2h圖象,其斜率也等于重力加速度.
其縱軸表示的是重物下落至某一位置速度的平方,
橫軸表示的是從計(jì)時(shí)起重物下落的高度的2倍.
④設(shè)第5、6點(diǎn)的距離是S6,
由△x=aT2得:S6-S5=S4-S3
S6=S5+S4-S3
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度,
所以打計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)重物的速度v5=
S5+S6
2T
=
2S5+S4-S3
10
f.
⑤根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度,
所以打計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)重物的速度v1=
S2+S1
10
f
從計(jì)數(shù)點(diǎn)1至計(jì)數(shù)點(diǎn)5兩點(diǎn)間重物的動(dòng)能變化△Ek=
1
2
mv52-
1
2
mv12=
1
2
2S5+S4-S3
10
f )2-
1
2
 (
S2+S1
10
f )2
從計(jì)數(shù)點(diǎn)1至計(jì)數(shù)點(diǎn)5兩點(diǎn)間重力勢能的減少量為△EP=mgh=mg(s2+s3+s4+s5
所以若驗(yàn)證從計(jì)數(shù)點(diǎn)1至計(jì)數(shù)點(diǎn)5兩點(diǎn)間重物的機(jī)械能守恒,其表達(dá)式為
1
2
 (
2S5+S4-S3
10
f )2-
1
2
 (
S2+S1
10
f )2=g(s2+s3+s4+s5).
故答案為:①B      ②
S5-S2
75
2        ③v2-2h  重物下落至某一位置速度的平方,從計(jì)時(shí)起重物下落的高度的2倍
2S5+S4-S3
10
f (2分)      ⑤
1
2
2S5+S4-S3
10
f )2-
1
2
S2+S1
10
f )2=g(s2+s3+s4+s5
點(diǎn)評:根據(jù)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測重力加速度的實(shí)驗(yàn)原理,可以判斷實(shí)驗(yàn)需要的器材,同時(shí)還要知道利用圖象處理數(shù)據(jù)可以使實(shí)驗(yàn)結(jié)果簡單直觀的展現(xiàn)出來.
本題容易出錯(cuò)的地方是T=
1
f
,要注意區(qū)分電源的周期與計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔,式中△x=aT2中T是計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

某同學(xué)在研究性學(xué)習(xí)中,利用所學(xué)的知識解決了如下問題:一輕彈簧豎直懸掛于某一深度為h=25.0cm,且開口向下的小筒中(沒有外力作用時(shí)彈簧的下部分位于筒內(nèi),但測力計(jì)可以同彈簧的下端接觸),如圖(甲)所示,如果本實(shí)驗(yàn)的長度測量工具只能測量出筒的下端彈簧的長度l,現(xiàn)要測出彈簧的原長l0和彈簧的勁度系數(shù),該同學(xué)通過改變l而測出對應(yīng)的彈力F,作出F-l變化的圖線如圖(乙)所示.,則彈簧的勁度系數(shù)為
100
100
N/m.彈簧的原長l0=
15
15
 cm.

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科目:高中物理 來源: 題型:

某同學(xué)在研究性學(xué)習(xí)中,利用所學(xué)的知識解決了如下問題:一輕彈簧一端固定于某一深度為h=0.25m,且開口向右的小筒中(沒有外力作用時(shí)彈簧的下部分位于筒內(nèi)),如圖甲所示,如果本實(shí)驗(yàn)的長度測量工具只能測量出距筒口右端彈簧的長度l,現(xiàn)要測出彈簧的原長l0和彈簧的勁度系數(shù),該同學(xué)通過改變掛砝碼的個(gè)數(shù)來改變l,作出F-l變化的圖線如圖乙所示.
(1)由此圖線可得出的結(jié)論是
在彈性限度內(nèi),彈力與彈簧的伸長量成正比
在彈性限度內(nèi),彈力與彈簧的伸長量成正比

(2)彈簧的勁度系數(shù)為
100
100
N/m,彈簧的原長l0=
0.15
0.15
m.

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某同學(xué)在研究性學(xué)習(xí)中充分利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器針對自由落體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了如下三個(gè)問題的深入研究:
(1)當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣仁嵌嗌伲?BR>(2)如何測定物體下落過程中某一位置的速度?
(3)下落過程中機(jī)械能是否守恒?
此同學(xué)依據(jù)這些問題設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案:
如圖甲所示,將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(頻率為f)固定在鐵架臺(tái)上,先打開電源而后釋放重物,重物帶動(dòng)紙帶從靜止開始下落,打出幾條紙帶并在其中選出一條比較理想的紙帶如圖乙所示.在紙帶上取出若干計(jì)數(shù)點(diǎn),其中每兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間有四個(gè)點(diǎn)未畫出. 
①所需器材有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(帶導(dǎo)線)、紙帶、復(fù)寫紙、帶鐵夾的鐵架臺(tái)和帶夾子的重物,此外還需
B
B
(填字母代號)中的器材.
A.交流電源、天平及毫米刻度尺               B.交流電源、毫米刻度尺
C.交流電源、毫米刻度尺及砝碼               D.交流電源、天平及砝碼
②計(jì)算當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=
x5-x2
75
f2
x5-x2
75
f2
.(用f、x2、x5表示)
③如圖乙所示,打計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)重物的速度v5=
2x5+x4-x3
10
f
2x5+x4-x3
10
f
.(用f、x3、x4、x5表示)
④該同學(xué)選擇打計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)重物所在的位置為重力勢能的零勢能點(diǎn)后,若驗(yàn)證從計(jì)數(shù)點(diǎn)1至計(jì)數(shù)點(diǎn)5兩點(diǎn)間重物的機(jī)械能守恒,其表達(dá)式為
1
2
(
2x5+x4-x3
10
)2-
1
2
(
x2+x1
10
)2=g(x2+x3+x4+x5)
1
2
(
2x5+x4-x3
10
)2-
1
2
(
x2+x1
10
)2=g(x2+x3+x4+x5)

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)某同學(xué)在研究性學(xué)習(xí)中,利用所學(xué)的知識解決了如下問題:一輕彈簧一端固定于某一深度為h=0.25m、且開口向右的小筒中(沒有外力作用時(shí)彈簧的下部分位于筒內(nèi)),如圖1所示,如果本實(shí)驗(yàn)的長度測量工具只能測量出距筒口右端彈簧的長度l,現(xiàn)要測出彈簧的原長l0和彈簧的勁度系數(shù),該同學(xué)通過改變掛鉤碼的個(gè)數(shù)來改變l,作出F-l變化的圖線如圖2所示.
(1)由此圖線可得出的結(jié)論是
 

(2)彈簧的勁度系數(shù)為
 
N/m,彈簧的原長l0=
 
m;
(3)該同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí),把彈簧水平放置與彈簧懸掛放置相比較,優(yōu)點(diǎn)在于:
 
;缺點(diǎn)在于:
 

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