運動物體的動能E與質(zhì)量m和速度v有關(guān).某同學猜想動能E與m,v的可能關(guān)系為E1=mv、E2=m2v、E3=mv2、E4=m2v2.現(xiàn)用DIS探究上述關(guān)系.
實驗裝置  如圖所示,將揷有擋光片的導軌小車放在安裝有光電門傳感器的水平導軌上,忽略小車與導軌間的摩擦.泡沫摩擦塊置于光電門支架之后,它與導軌間的動摩擦因素為一確定的值.
實驗過程
給小車一個初速度,讓小車通過光電門,然后撞擊泡沫摩擦塊,并推動摩擦塊共同前進距離s,使摩擦塊克服滑動摩擦力做功.建立對應的s-E坐標.
改變小車的質(zhì)量m、速度v,多次重復上述實驗,利用DIS獲得下圖所示的s-E坐標中的各數(shù)據(jù)點.
觀察各s-E坐標中的數(shù)據(jù)點發(fā)現(xiàn)僅s-E3坐標中的數(shù)據(jù)點的分布是有規(guī)律的:幾乎在一直線附近.用正比例擬合后可得擬合直線過原點.

根據(jù)實驗過程和實驗數(shù)據(jù)回答下列問題
(1)光電門傳感器的作用是______
(2)實驗中選擇研究s-E圖象,是因為摩擦塊滑動距離s能反映______
(3)由s-E3圖線可得到動能E與m,v關(guān)系的結(jié)論是:______.
【答案】分析:(1)光電門可以測出物體通過時的擋光時間,因此可以用物體通過的平均速度來代替瞬時速度;
(2)根據(jù)功能關(guān)系可知,小車獲得的動能和摩擦塊撞擊后一起減速運動,克服摩擦力做功,運動距離的大小可以反映小車動能的大小;
(3)根據(jù)圖線性質(zhì)可知E與mv2成正比.
解答:解:(1)光電門可以測出物體通過時的擋光時間,因此可以用物體通過的平均速度來代替瞬時速度,因此利用光電門傳感器的作用是測量小車運動的速度大小.
故答案為:測量小車的速度v. 
(2)根據(jù)功能關(guān)系可知,小車獲得的動能和摩擦塊撞擊后一起減速運動,克服摩擦力做功,運動距離的大小可以反映小車動能的大小.
故答案為:小車動能的大�。�
(3)圖線為過原點的直線,因此根據(jù)圖線性質(zhì)可知E與mv2成正比.
故答案為:E與mv2成正比.
點評:本題考查了探究動能定理的過程,正確解答該題的關(guān)鍵是明確實驗裝置和實驗原理,然后根據(jù)有關(guān)數(shù)學知識得出結(jié)論.
練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中物理 來源: 題型:

(1)某同學用如圖1所示的實驗裝置進行“探究功與速度變化的關(guān)系”實驗,他想用鉤碼的重力表示小車受到的合外力,為了減小實驗誤差,除了要求鉤碼的重力遠小于小車的重力外,在實驗中應該采取的必要措施是
平衡摩擦力
平衡摩擦力

(2)打點計時器使用50Hz的交流電.圖2是鉤碼質(zhì)量為0.03kg時實驗得到的一條紙帶,在紙帶上選擇起始點O及A、B、C、D和E五個計數(shù)點,可獲得各計數(shù)點到O的距離S及對應時刻小車的瞬時速度v,請將C點的測量結(jié)果填在表中的相應位置.

表:紙帶的測量結(jié)果
測量點 S/cm v/(m?s-1
O 0.00 0.35
A 1.51 0.40
B 3.20 0.45
C
D 7.15 0.54
E 9.41 0.60
(3)實驗測得小車的質(zhì)是為0.22kg.此同學研究小車運動過程中A點到E點對應的拉力對小車做的功為0.023J,小車的動能變化為
0.022
0.022
J,這樣在實驗允許的誤差范圍內(nèi)就說明“合外力對物體做的功等于物體動能的變化”.

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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

(2007?深圳二模)彈性勢能是發(fā)生形變的物體所具有的能量.彈性勢能跟形變的大小有關(guān),例如彈簧的彈性勢能跟彈簧被拉伸或壓縮的長度(即形變量)有關(guān),形變量越大,恢復原狀時對外做的功越多,彈簧的彈性勢能就越大.彈性勢能跟形變量之間應該是怎樣的定量關(guān)系呢?甲和乙兩位同學為了解決這個問題,在實驗室進行了探究彈簧壓縮時具有的彈性勢能與壓縮量之間的關(guān)系的實驗.以下是兩位同學經(jīng)歷的一些實驗探究過程,請你根據(jù)題目要求回答問題.
(1)甲同學在實驗前提出了如下猜想:動能是物體運動具有的能量,動能的大小與運動速度有關(guān),且跟運動速度的平方成正比,彈性勢能是物體發(fā)生形變具有的能量,彈性勢能的大小與形變有關(guān),由此可以猜想彈性勢能的大小也應該是跟形變量的平方成正比的關(guān)系.乙同學根據(jù)所學的物理知識用圖象法從理論上證實了甲同學的猜想,他所用到的物理知識是:①彈簧發(fā)生形變時彈力與形變量的關(guān)系F=kx,②克服彈簧的彈力所做的功等于彈簧彈性勢能的增加.請你完成甲同學的證明過程.
(2)兩位同學為了用實驗來證實他們的猜想,設計了如圖所示的實驗裝置.在離地面高度為h的光滑水平桌面上,沿著與桌子邊緣垂直的方向放置一輕質(zhì)彈簧,其左端固定,右端與質(zhì)量為m的一小鋼球接觸.當彈簧處于自然長度時,小鋼球恰好在桌子邊緣.讓鋼球向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放,使鋼球沿水平方向射出桌面,小球在空中飛行后落到水平地面,水平距離為s.為了完成實驗,還需下列哪些器材?
A.秒表    B.刻度尺   C.白紙
D.復寫紙  E.小球  F.游標卡尺
答:
BCD
BCD

(3)如果在實驗中,得到彈簧壓縮量x和小球離開桌面后的水平位移s的一些數(shù)據(jù)如下表:
實驗次序 1 2 3 4
x/cm 2.00 3.00 4.00 5.00
s/cm 10.20 15.14 20.10 25.30
從上面的實驗數(shù)據(jù),你能得出什么結(jié)論?再結(jié)合你學過的物理知識,能否推斷出彈簧壓縮時具有的彈性勢能EP與壓縮量x的平方成正比的關(guān)系?(要求寫出分析過程).

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2006?淮安二模)如圖所示,質(zhì)量為mA的物體A經(jīng)一輕質(zhì)彈簧與下方水平地面上的質(zhì)量為mB的物體B相連,彈簧的勁度系數(shù)為k,A、B都處于靜止狀態(tài).現(xiàn)開始用一恒力F沿豎直方向拉物塊A使之豎直向上運動,到物塊B剛要離開地面時的過程中彈簧彈性勢能的變化量為△E(已知重力加速度為g,mA<mB).當物體B剛要離開地面時,求此時:
(1)物塊A的加速度a
(2)物塊A的動能.

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科目:高中物理 來源: 題型:

(1)某同學用如圖所示的實驗裝置進行“探究恒力做功與動能改變的關(guān)系”實驗,他想用鉤碼的重力表示小車受到的合外力,為了減小實驗誤差,除了要求鉤碼的重力遠小于小車的重力外,在實驗中應該采取的必要措施是         

   (2)打點計時器使用50Hz的交流電。下圖是鉤碼質(zhì)量為0.03kg時實驗得到的一條紙帶,在紙帶上選擇起始點OA、B、CDE五個計數(shù)點,可獲得各計數(shù)點到O的距離S及對應時刻小車的瞬時速度v,請將C點的測量結(jié)果填在表中的相應位置。

表:紙帶的測量結(jié)果

測量點

S/cm

v/(m·s-1

O

0.00

0.35

A

1.51

0.40

B

3.20

0.45

C

D

7.15

0.54

E

9.41

0.60

   (3)實驗測得小車的質(zhì)是為0.22Kg。此同學研究小車運動過程中A點到E點對應的拉力對小車做的功為0.023J,小車的動能變化為            J,這樣在實驗允許的誤差范圍內(nèi)就說明“合外力對物體做的功等于物體動能的變化”。

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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

(1)(8分)①某同學用如圖所示的實驗裝置進行“探究恒力做功與動能改變的關(guān)系”實驗,他想用鉤碼的重力表示小車受到的合外力,為了減小實驗誤差,除了要求鉤碼的重力遠小于小車的重力外,在實驗中應該采取的必要措施是                      

②打點計時器使用50Hz的交流電。下圖是鉤碼質(zhì)量為0.03kg時實驗得到的一條紙帶,在紙帶上選擇起始點OAB、C、DE五個計數(shù)點,可獲得各計數(shù)點到O的距離S及對應時刻小車的瞬時速度v,請將C點的測量結(jié)果填在表中的相應位置。

表:紙帶的測量結(jié)果

測量點

S/cm

v/(m·s-1)

O

0.00

0.35

A

1.51

0.40

B

3.20

0.45

C

 

 

D

7.15

0.54

E

9.41

0.60

 

③實驗測得小車的質(zhì)是為0.22Kg。此同學研究小車運動過程中A點到E點對應的拉力對小車做的功為0.023J,小車的動能變化為            J,這樣在實驗允許的誤差范圍內(nèi)就說明“合外力對物體做的功等于物體動能的變化”。

(2)某同學要測量一段未知材料電阻絲的電阻率,已知電阻絲長度為L,電阻約為20Ω,可提供的實驗儀器有:

A:電流表G,內(nèi)阻Rg=120Ω,滿偏電流I g=3mA

B:電流表A,內(nèi)阻約為0.2Ω,量程為0~0.6A;

C:螺旋測微器

D:變阻箱(0~9999Ω,0.5A)

E:滑動變阻器RW(5Ω,1A)

F:電池組(3V,0.05Ω)

G:一個開關(guān)和導線若干

他進行了以下操作:

①用螺旋測微器測量這段電阻絲的直徑。如圖所示為螺旋測微器的示數(shù)部分,則該次測量測得電阻絲的直徑d=               mm。

②把電流表G與電阻箱串聯(lián)當作電壓表用。這塊“電壓表”最大能測量3V的電壓,則電阻箱的阻值應調(diào)為R0=               Ω。

③設計實驗電路圖。圖虛線框中只是他設計的實驗電路圖的一部分,請將電路圖補畫完整。

④實驗電路連接。請根據(jù)設計的合理的電路圖進行正確的電路連線。

 

⑤測量并計算電阻率。閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片到某確定位置,電流表G的示數(shù)為I1,電流表A的示數(shù)為I2。

請用測得的物理量和已知量寫出計算電阻率的表達式ρ=        

 

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