实验2 力学实验(二)1.(2022安徽蚌埠一质检)某同学利用图甲所示的装置探究“外力一定时,加速度与质量的关系”。图中打点计时器的电源为50Hz的交流电源,小车的质量未知。(1)实验之前要平衡小车所受的阻力,具体的步骤是,吊盘中不放物块,调整木板右端的高度,用手轻拨小车,直到打点计时器打出一系列 的点。 (2)按住小车,在吊盘中放入适当质量的物块,并在小车中放入质量已知的砝码,为了保证在改变小车中砝码的质量时,小车所受的拉力近似不变,吊盘和盘中物块的质量和应满足的条件是 。 (3)打开打点计时器电源,释放小车,得到如图乙所示的纸带,图示为五个连续点之间的距离(单位:cm),则小车的加速度a= m/s2。(结果保留两位小数) (4)改变小车中的砝码质量多次试验,得到不同的纸带,记录砝码的质量m,并根据纸带求出不同的m对应的加速度a,以m为横坐标,1a为纵坐标,做出1a-m关系图线如图丙所示,设图中直线的斜率为k,纵轴上的截距为b,若牛顿第二定律成立,则小车的质量为 。 2.(2022河南驻马店质检)如图所示实验装置,某同学用a、b两个半径相同的小球,按照以下步骤研究弹性正碰实验操作:①在平木板表面钉上白纸和复写纸,并将该木板竖直立于紧靠槽口处,使小球a从斜槽轨道上固定点处由静止释放,撞到木板并在白纸上留下痕迹O;②将木板水平向右移动一定距离并固定,再使小球a从固定点处由静止释放,撞到木板上。重复多次,用尽可能小的圆把小球的落点圈在里面,其圆心就处于小球落点的平均位置,得到痕迹B;3\n③把小球b静止放在斜槽轨道水平段的最右端,让小球a仍从固定点处由静止释放,和小球b相碰后,重复多次,并使用与第二步同样的方法分别标出碰撞后两个小球落点的平均位置,得到两球撞在木板上痕迹A和C。(1)为了保证在碰撞过程中a球不反弹,a、b两球的质量m1、m2间的关系是m1 m2。(选填“大于”“小于”或“等于”) (2)完成本实验,必须测量的物理量有 。 A.小球a开始释放的高度hB.木板水平向右移动的距离lC.A球和B球的质量m1、m2D.O点到A、B、C三点的距离y1、y2、y33.(2022山东济南一中模拟)某同学利用如图所示装置研究小车的匀变速直线运动。(1)实验中,必要的措施是 。 A.平衡小车与长木板间的摩擦力B.先接通电源再释放小车C.小车的质量远大于钩码的质量D.细线必须与长木板平行(2)他实验时将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上,得到一条纸带,打出的部分计数点如图所示(每相邻两个计数点间还有4个点,图中未画出)。s1=3.59cm,s2=4.42cm,s3=5.19cm,s4=5.97cm。则小车的加速度a= m/s2(要求充分利用测量的数据),打点计时器在打B点时小车的速度vB= m/s。(结果均保留三位有效数字) (3)如果当时电网中交变电流的频率是f=49Hz,而做实验的同学并不知道,那么加速度的测量值与实际值相比 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。 3\n实验2 力学实验(二)1.答案(1)间隔均匀 (2)远小于小车的质量 (3)3.25 (4)bk解析(1)平衡摩擦力后,用手轻拨小车,小车应做匀速直线运动,打点计时器打出一系列间隔均匀的点。(2)设小车质量为M,车上砝码质量为m,吊盘和盘中物块的质量和为m2,小车所受拉力为F,对小车和砝码受力分析,由牛顿第二定律可得F=(M+m)a;对吊盘和盘中物块受力分析,由牛顿第二定律可得m2g-F=m2a;解得:F=M+mM+m+m2·m2g,化简得:F=11+m2M+m·m2g,当m2≪M时,改变车上砝码质量m,小车所受拉力近似不变。故为了保证在改变小车中砝码的质量时,小车所受的拉力近似不变,吊盘和盘中物块的质量和应满足的条件是远小于小车的质量。(3)打点周期T=0.02s,小车的加速度a=x3+x4-(x1+x2)4T2=(3.78+3.65)-(3.52+3.39)4×0.022×10-2m/s2=3.25m/s2(4)认为拉力不变,则a=FM+m,化简得:1a=MF+mF。图中直线的斜率为k,纵轴上的截距为b,则k=1F,b=MF,解得:M=bk。2.答案(1)大于 (2)D解析(1)根据弹性碰撞公式可知,只有入射球的质量大于被碰球的质量,弹性碰撞后才不会反弹,所以选大于。(2)小球离开斜槽后做平抛运动,设其水平位移为L,则小球做平抛运动的时间:t=Lv0,小球的竖直位移:y=12gt2,解得v0=Lg2y,所以选D。3.答案(1)BD (2)0.788 0.401 (3)偏大解析(1)研究小车的匀变速直线运动实验中,小车的质量与钩码的质量大小,及小车与长木板间的摩擦力,对于实验没有影响;细线必须与长木板平行,且先接通电源再释放小车,故BD正确,AC错误。(2)每两个计数点间有四个点没有画出,故两计数点间的时间间隔为T=5×0.02=0.1s;根据逐差法可知,物体的加速度为:a=(s3+s4)-(s2+s1)4T2=(5.97+5.19)×10-2-(4.42+3.59)×10-24×(0.1)2=0.788m/s2。B点的瞬时速度等于AC间的平均速度:vB=xAC2T=(3.59+4.42)×10-22×0.1m/s=0.401m/s。(3)如果在某次实验中,交变电流的频率为49Hz,f<50Hz,那么实际打点周期变大,根据运动学公式Δx=aT2得,测量的加速度值与真实的加速度值相比是偏大。3
