實(shí)驗(yàn)六-驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律(解析版)-資料下載頁
2025-04-03 02:07本頁面
【正文】 家阿特伍德發(fā)明的一種著名力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置,用來研究勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律。某同學(xué)對該裝置加以改進(jìn)后用來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,如圖乙所示。(1)實(shí)驗(yàn)時,該同學(xué)進(jìn)行了如下操作:①將質(zhì)量均為M(A的含擋光片、B的含掛鉤)的重物用輕繩連接后,跨放在定滑輪上,處于靜止?fàn)顟B(tài),如圖甲所示。測量出 (選填“A的上表面”“A的下表面”或“擋光片中心”)到光電門中心的豎直距離h。②如圖乙所示,在B的下端掛上質(zhì)量為m的物塊C,讓系統(tǒng)(重物A、B以及物塊C)中的物體由靜止開始運(yùn)動,光電門記錄擋光片擋光的時間為Δt。③測出擋光片的寬度d,計(jì)算有關(guān)物理量,驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。(2)如果系統(tǒng)(重物A、B以及物塊C)的機(jī)械能守恒,應(yīng)滿足的關(guān)系式為 (已知重力加速度為g)。(3)引起該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的主要原因有 (寫一條即可)。(4)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,該同學(xué)突發(fā)奇想:如果系統(tǒng)(重物A、B以及物塊C)的機(jī)械能守恒,不斷增大物塊C的質(zhì)量m,重物B的加速度a也將不斷增大,那么a與m之間有怎樣的定量關(guān)系?a隨m增大會趨于一個什么值?請你幫該同學(xué)解決。①寫出a與m之間的關(guān)系式: 。②最終a的值會趨于 ?！窘馕觥?1)①因?yàn)楣怆婇T測量的是擋光片從開始運(yùn)動到運(yùn)動至光電門中心時的時間,所以要測量出擋光片中心到光電門中心的豎直距離h。(2)重物A經(jīng)過光電門時,系統(tǒng)的速度大小v=dΔt,如果系統(tǒng)(重物A、B以及物塊C)的機(jī)械能守恒,應(yīng)滿足的關(guān)系式為mgh=12(m+2M)v2=12(m+2M)dΔt2。(3)引起該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差的主要原因有繩子有一定的質(zhì)量、滑輪與軸之間有摩擦、重物運(yùn)動受到空氣阻力等。(4)①對系統(tǒng)受力分析,根據(jù)牛頓第二定律可得mg=(m+2M)a,解得a=mm+2M g。②由a=mm+2M g=11+2Mm g可知,當(dāng)不斷增大物塊C的質(zhì)量m時,最終a的值會趨于重力加速度g?！敬鸢浮?1)擋光片中心 (2)mgh=12(2M+m)dΔt2(3)繩子有一定的質(zhì)量、滑輪與軸之間有摩擦、重物運(yùn)動受到空氣阻力等 (4)①a=mg2M+m ②重力加速度g【針對訓(xùn)練5】某同學(xué)用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,其中打點(diǎn)計(jì)時器的電源為交流電源,可以使用的頻率有20 Hz、30 Hz和40 Hz。打出紙帶的一部分如圖乙所示。甲乙該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中沒有記錄交流電的頻率f,需要用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和其他題給條件進(jìn)行推算。(1)若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落,利用f和圖乙中給出的物理量可以寫出:在打點(diǎn)計(jì)時器打出B點(diǎn)時,重物下落的速度大小為 ,打出C點(diǎn)時重物下落的速度大小為 ,重物下落的加速度大小為 。(2)已測得s1= cm,s2= cm,s3= cm。 m/s2,實(shí)驗(yàn)中重物受到的平均阻力大小約為其重力的1%。由此推算出f為 Hz?！窘馕觥?1)重物勻加速下落時,根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律得vB=s1+s22T=12f(s1+s2)vC=s2+s32T=12f(s2+s3)a=vCvBT=f2(s3s1)2。(2)根據(jù)牛頓第二定律,有mgkmg=ma根據(jù)以上各式,化簡得f=2(1k)gs3s1代入數(shù)據(jù)可得f≈40 Hz?！敬鸢浮?1)12f(s1+s2) 12f(s2+s3) 12f2(s3s1)(2)4011
外語相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1