问题 填空题

(1)“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图1甲所示,其中A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳的结点,OB和OC为细绳套.图1乙是在白纸上根据实验结果画出的图.

①图乙中的F与F′两力中,方向一定沿AO方向的是______.

②在本实验中,两次拉橡皮条时,都需要将橡皮条拉到______,这样做的目的是______.

(2)某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证机械能守恒定律.已知当地的重力加速度g=9.80m/s2

①实验小组选出一条纸带如图乙所示,其中O点为打点计时器打下的第一个点,A、B、C为三个计数点,在计数点A和B、B和C之间还各有一个点,测得h1=12.01cm,h2=19.15cm,h3=27.86cm.打点计时器通以50Hz的交流电.根据以上数据算出:当打点计时器打到B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了______J;此时重锤的动能比开始下落时增加了______ J,根据计算结果可以知道该实验小组在做实验时出现的问题是______.(重锤质量m已知)

②在图乙所示的纸带基础上,某同学又选取了多个计数点,并测出了各计数点到第一个点O的距离h,算出了各计数点对应的速度v,以h为横轴,以

v2
2
为纵轴画出的图线应是如图3中的______.图线的斜率表示______.

答案

(1)①F1与F2合力的实验值是指通过实验得到值,即用一个弹簧拉绳套时测得的力的大小和方向,而理论值(实际值)是指通过平行四边形得出的值,故F′是力F1与F2合力的实验值,其方向一定沿AO方向.

②为了使弹簧两次拉橡皮条的效果相同,要求在同一次实验中,O点位置不动;为了体现合力和分力的效果相同,同时便于作图比较合力的理论值和实验值,要求分力与合力在同一平面内,

(2):①根据重力势能的定义式得出:

当打点计时器打在B点时,重锤的重力势能的减少量为△EP=mgh2=1.88m,

利用匀变速直线运动的推论

vB=

xAC
tAC
=
h3-h1
4T
=
0.2786-0.1201
4×0.02
m/s=1.98m/s

△EK=EkB-0=

1
2
mvB2=1.96m.

以上发现:△EK>△EP,说明打出的第一个点已经具有了一定的速度.

该实验小组在做实验时出现的问题可能原因是实验时先释放纸带,然后再接通打点计时器的电源.

②利用

1
2
v2-h图线处理数据,物体自由下落过程中机械能守恒,mgh=
1
2
mv2,即
1
2
v2=gh

由于打出的第一个点已经具有了一定的速度,所以h为0时,v已经不为0呢.

所以以

1
2
v2为纵轴,以h为横轴画出的图线应是图乙中D.

那么

1
2
v2-h图线的斜率就等于重力加速度g.

故答案为:(1)①F′

②相同位置,保证前后两次拉橡皮条时的效果相同

(2)①1.88m,1.96m,该实验小组做实验时先释放了纸带,然后再合上打点计时器的电键 或者 释放纸带时手抖动了

②D,重力加速度g

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