某实验小组用图1所示装置探究“重锤动能变化与重力对它做功的关系”,实验中,让拖着纸带的重锤从高处由静止自由落下,打点计时器在纸带上打出一系列的点,通过对打下的点进行测量和研究,即可达到实验目的
(1)图2是实验中打下的一条纸带,O点是重物开始下落时打下的起点,该小组在纸带上选取A、B、C、D、E、F、G七个计数点,每两个计数点间还有一个计时点(图中未画出),各计数点与起点O的距离如图所示,已知打点计时器工作频率为50Hz,分别计算B、C、D、E、F五个计数点与O点的速度平方差,请将D点的计算结果填入下表:(保留3位有效数字)
计数点 | B | C | D | E | F |
速度平方差△v2/(m·s-1)2 | 1.38 | 2.45 | 5.52 | 7.50 |
(2)以△v2为纵轴,以各计数点到O点的距离h为横轴,在坐标系中作出△v2—h图象.
(3)若不考虑误差,认为动能的变化量等于重力做的功,利用作出的图线的斜率,可求得当地的重力加速度g′= .(保留3位有效数字)
(4)重锤下落过程中一定受到阻力的作用,若已知当地的重力加速度为g,用这一装置测量重锤下落过程中受到的阻力F的大小,还需测量的物理量是 .(用文字和符号表示)
(5)用测得量和已知量表示F大小的表达式为:F= .(用符号表示)
(1)3.83(3.83—3.84)(2)见解析 (3)9.78(9.67-9.94
(4)重锤的质量m (5)mg-mg’
题目分析:(1)通过表格中的,B点,C点的速度平方差,然后根据纸带求出B点,C点的速度,求出,再用纸带求出D点的速度,带入
可得3.83
2.如图所示
(3)图线的斜率表示物体运动加速度,所以从图中找出两点,求出斜率,即得加速度为9.78(9.67-9.94)
(4)(5)根据牛顿第二运动定律可得,故可得
,所以还需测量重锤的质量m
点评:纸带问题的处理是力学实验中常见的问题.我们可以纸带法实验中,若纸带匀变速直线运动,测得纸带上的点间距,利用匀变速直线运动的推论,可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度和加速度.