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(Ⅰ)(6分)某同學在做探究彈力和彈簧伸長的關系的實驗中,設計了如圖所示的實驗裝置.所用的鉤碼每只的質量都是30g,他先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度,再將5個鉤碼逐個掛在彈簧的下端,每次都測出相應的彈簧總長度,將數據填在了下面的表中.(彈力始終未超過彈性限度,取g=10m/s2
砝碼質量(g)306090120150
彈簧總長(cm)6.007.158.349.4810.6411.79
彈力大�。∟)0.30.60.91.21.5

①試根據這些實驗數據在右圖給定的坐標紙上作出彈簧所受彈力大小F跟彈簧總長L之間的函數關系圖線.
②該彈簧的勁度系數k=______
(Ⅱ)(1)現(xiàn)要驗證“當質量一定時,物體運動的加速度與它所受的合外力成正比”這一物理規(guī)律.給定的器材如下:一傾角可以調節(jié)的長斜面(如圖所示)、小車、計時器一個、米尺.請?zhí)钊脒m當的公式或文字,完善以下實驗步驟(不考慮摩擦力的影響):
①讓小車自斜面上方一固定點A1從靜止開始下滑至斜面底端A2,記下所用的時間t.
②用米尺測量A1與A2之間的距離x,則小車的加速度a=______.
③用米尺測量A1相對于A2的高度h.設小車所受重力為mg,則小車所受合外力F=______.
④改變______,重復上述測量.
⑤以h為橫坐標,1/t2為縱坐標,根據實驗數據作圖.如能得到一條過原點的直線,則可以驗證“當質量一定時,物體運動的加速度與它所受的合外力成正比”這一規(guī)律.
(2)在“驗證牛頓運動定律”的實驗中,實驗裝置如圖甲所示,有一位同學通過實驗測量作出了圖乙中的A圖線.試分析:

①A圖線不通過坐標原點的原因是______;
②A圖線上部彎曲的原因是______.

【答案】分析:(1)由胡克定律:F=kx得:彈力F和形變量x是正比關系,圖線應是過原點的直線,作圖時不在圖線上的點要舍棄,做出的圖線的斜率即是勁度系數k.
(2)小車做的是初速度為零的勻加速直線運動,根據運動規(guī)律:s=可求出加速度a;小車所受的合外力是重力沿斜面的分力,大小為:mgsinθ,θ為斜面的夾角,求出sinθ,即可求出合外力F;用動能定理可解得:h=,所以h與成正比,所以我們需要改變h.
(3)根據牛頓第二定律和圖象的特點可分析實驗實驗誤差產生的原因.
解答:(1)解:(1)根據實驗數據在坐標紙上描出的點,基本上在同一條直線上.可以判定F和L間是一次函數關系.畫一條直線,使盡可能多的點落在這條直線上,不在直線上的點均勻地分布在直線兩側.

②由可得:k=25N/m.
(2)①小車做的是初速度為零的勻加速直線運動,根據運動規(guī)律:x=,解得:a=
②小車所受的合外力是重力沿斜面的分力,大小為:mgsinθ,θ為斜面的夾角,sinθ==,所以合力為:F=mgsinθ=
③用動能定理可解得:h=,所以h與成正比,所以我們需要改變h,所以需要:改變斜面的傾角或斜面高h
(3)①由圖象可知,當小車所受拉力不為零時,加速度仍然沒有產生,因此該實驗的操作不當為:沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠.
②設小車與砝碼的質量為M,小桶與砂子的質量為m,根據牛頓第二定律得:
對m:mg-F=ma
對M:F=Ma
解得:F=
當m<<M時,繩子的拉力近似等于砂和砂桶的總重力.當小桶與砂子的質量為m變大后不能滿足m<<M的條件,故圖象彎曲,故應填:未滿足鉤碼質量遠小于小車質量.
故答案為:(1)①見上圖;②25N/m
(2)②;③;④改變斜面的傾角或斜面高h
(3)①沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不夠;②未滿足鉤碼質量遠小于小車質量.
點評:(1)第一題比較簡單考查了胡可定律的應用,做題時需要結合數學知識求解,是一道考查數學與物理結合的好題目.
(2)第二題的關鍵是找出實驗原理,是重力沿斜面的分力做為合外力,最終得到,h與成正比,來對實驗數據進行分析.
(3)解決實驗問題首先要掌握該實驗原理,了解實驗的操作步驟和數據處理以及注意事項.其中平衡摩擦力的原因以及做法在實驗中應當清楚.
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:

某同學在做“探究加速度a與力F、質量m的關系”實驗時,使用了如圖(a)所示的實驗裝置簡圖.實驗中認為細繩對小車拉力F等于砂和砂桶的總重力,小車運動加速度a可用紙帶上打出的點求得.

(1)圖(b)為某次實驗得到的紙帶,根據紙帶可求出小車的加速度大小為
1.4
1.4
m/s2.(保留兩位有效數字)
(2)在“探究加速度a與質量m的關系”時,保持砂和砂桶質量不變,改變小車質量m,分別得到小車加速度a與質量m的相關數據如下表:
次   數 1 2 3 4 5 6 7
小車加速度a/m?s-2 1.72 1.48 1.25 1.00 0.75 0.50 0.30
小車質量m/kg 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 1.00 1.67
質量倒數
1
m
/kg-1
3.45 3.03 2.50 2.00 1.41 1.00 0.60
根據上表數據,為直觀反映F不變時a與m的關系,請在圖(c)方格坐標紙中選擇恰當變量建立坐標系,并作出相應的圖線.根據所作出的圖線,可以得出的結論是
加速度a跟質量成反比,圖a-
1
m
,過原點的一條直線
加速度a跟質量成反比,圖a-
1
m
,過原點的一條直線

(3)在“探究加速度a與力F的關系”時,保持小車的質量不變,改變小桶中砂的質量,有的組同學根據實驗數據作出了加速度a與力F圖線如圖(d)所示,該圖線不通過坐標原點,試分析圖線不通過坐標原點的原因是
未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足
未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足

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科目:高中物理 來源: 題型:

某同學在做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗時,得到了如圖一條較為理想的紙帶,從某點開始,已在紙帶上每隔0.1s取好一個計數點,即兩計數點之間的時間間隔為0.1s,依打點先后編為A、B、C、D如圖所示,測出AB=1.2cm,AC=3.6cm,AD=7.2cm,則打B點時小車的瞬時速度vB=
0.18
0.18
m/s.小車運動的加速度a=
1.2
1.2
m/s2

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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

某同學在做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗請你幫助解決下列問題.
(1)在做用打點計時器測速度的實驗中,要用到打點計時器,打點計時器是一種
計時
計時
儀器,在圖1所示打點計時器的結構圖中,編號②的名稱是
線圈
線圈
; 編號④的名稱是
永久磁鐵
永久磁鐵
,編號⑤的名稱是
振針
振針
.現(xiàn)在實驗室多用電火花計時器,其電源電壓是
220
220
V,我國常用的電源頻率為50Hz,它每隔
0.02
0.02
s打一個點.
(2)在實驗的過程中,有如下基本步驟,它們正確的排列順序為
ABDCFE
ABDCFE
(只填字母).
A.把打點計時器固定在桌子上          B.安好紙帶
C.松開紙帶讓物體帶著紙帶運動        D.接通低壓交流電源
E.取下紙帶                          F.斷開開關
(3)該同學得到如圖2所示的紙帶,并在這條紙帶上取好了計數點(每兩個計數點間還有4個點未畫出).計數點的編號依次為:A、B、C、D、E,各點與A點間的距離如圖所示.根據該同學打出的紙帶我們可以判斷小車與紙帶的
(填“左”或“右”)端相連,計算可知D點對應小車的速度是
2.16
2.16
m/s,AE間的平均速度是
2.33
2.33
m/s,小車運動的加速度大小是
4.02
4.02
m/s2.(結果保留3位有效數字)
(4)實驗結束后,該同學發(fā)現(xiàn)這樣計算出的加速度值比真實值偏大,形成誤差的原因可能是
C
C

A.實驗時電源的電壓高于220V
B.實驗時打點計時器用的是直流電源
C.實驗時打點計時器的工作頻率小于50Hz
D.實驗時打點計時器的工作電流小于額定電流.

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2009?湛江二模)(1)在使用打點計時器驗證機械能守恒定律的實驗中,已知實驗用的重錘質量m=0.02kg,重錘自由下落,在紙帶上打下一系列的點,O點為實驗中打下的第一點,如圖1所示,相鄰計數點的時間間隔為0.02s,長度單位是cm,g取9.8m/s2.則打點計時器打下計數點B時,物體的速度vB=
0.97
0.97
m/s;從打下計數點O到打下計數點B的過程中,重錘的重力勢能的減少量△EP=
0.0095
0.0095
J,動能的增加量△Ek=
0.0094
0.0094
J.(答案保留兩位有效數字)
(2)某同學在做探究彈力和彈簧伸長的關系的實驗中,設計了圖2甲所示的實驗裝置.他先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度,再將鉤碼逐個掛在彈簧的下端,每次都測出相應的彈簧總長度,將數據填在下面的表中.(彈簧始終在彈性限度內)
測量次數 1 2 3 4 5 6
彈簧彈力大小F/N 0 0.49 0.98 1.47 1.96 2.45
彈簧總長 x/cm 6 7.16 8.34 9.48 10.85 11.75
①根據實驗數據在圖2乙的坐標紙上已描出了前四次測量的彈簧所受彈力大小F跟彈簧
總長x之間的函數關系點,請把第5、6次測量的數據對應的點描出來,并作出F-x圖線.
②圖線跟x坐標軸交點的物理意義是
彈簧原長
彈簧原長

③該彈簧的勁度系數k=
42N/m
42N/m
.(保留兩位有效數字)

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科目:高中物理 來源: 題型:

(1)某同學在做探究彈力和彈簧伸長的關系的實驗中,設計了如圖所示的實驗裝置.所用的鉤碼每只的質量都是30g,他先測出不掛鉤碼時彈簧的自然長度,再將5個鉤碼逐個掛在彈簧的下端,每次都測出相應的彈簧總長度,將數據填在了下面的表中.(彈力始終未超過彈性限度,取g=10m/s2
①試根據這些實驗數據在右圖給定的坐標紙上作出砝碼質量M與彈簧總長L之間的函數關系圖線.
砝碼質量M(g) 0 30 60 90 120 150
彈簧總長X(cm) 6.00 7.15 8.34 9.48 10.64 11.79
②上一問所得圖線的物理意義是
 

③該彈簧的勁度k為
 
N/m
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(2)某同學利用一架固定好的自動相機,用同一張底片多次曝光的方法,拍下了一輛小轎車啟動后不久做勻加速直線運動的照片.相鄰兩次曝光的時間間隔為2.0s.已知小轎車的車長為4.5m.他用刻度尺測量照片上的長度關系,結果如圖所示.請你估算這輛小轎車的加速度a=
 
m/s2
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