4.7.1 功能原理 根据质点系动能定理 当质点系内有保守力作用和非保守力作用时.内力所做功又可分为 而由保守力做功特点知.保守力做功等于势能增量的负值.即 于是得到 用E表示势能与动能之和.称为系统机械能.结果得到 外力的功和非保守力内力所做功之和等于系统机械能的增量.这就是质点系的功能原理.可以得到(外力做正功使物体系机械能增加.而内部的非保守力作负功会使物体系的机械能减少). 功能原理适用于分析既有外力做功.又有内部非保守力做功的物体系.请看下题: 劲度系数为k的轻质弹簧水平放置.左端固定.右端连接一个质量为m的木块开始时木块静止平衡于某一位置.木块与水平面之间的动摩擦因数为.然后加一个水平向右的恒力作用于木块上.(1)要保证在任何情况下都能拉动木块.此恒力F不得小于多少?(2)用这个力F拉木块.当木块的速度再次为零时.弹簧可能的伸长量是多少? 题目告知“开始时木块静止平衡于某一位置 .并未指明确切的位置.也就是说木块在该位置时所受的静摩擦力和弹簧的形变量都不清楚.因此要考虑各种情况.如果弹簧自然伸展时.木块在O点.那么当木块在O点右方时.所受的弹簧的作用力向右.因为木块初始状态是静止的.所以弹簧的拉力不能大于木块所受的最大静摩擦力.要将木块向右拉动.还需要克服一个向左的静摩擦力.所以只要F≥2.即可保证在任何情况下都能拉动木块. 设物体的初始位置为.在向右的恒力F作用下.物体到x处的速度再次为零.在此过程中.外部有力F做功.内部有非保守力f做功.木块的动能增量为零.所以根据物体系的功能原理有 可得 因为木块一开始静止.所以要求 ≤≤ 可见.当木块再次静止时.弹簧可能的伸长是 ≤≤ 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

在“探究做功与速度变化的关系”实验中,常用的两种实验方案如图所示:甲通过重物提供牵引力,小车在牵引力作用下运动,用打点计时器测量小车的速度,定量计算牵引力所做的功,进而探究牵引力所做功与小车速度的关系;乙通过不同条数橡皮筋的作用下将小车弹出,用打点计时器测量小车的速度,进而探究橡皮筋对小车所做功与其速度的关系.

(1)针对这两种实验方案,以下说法正确的是
AC
AC

A.甲可以只打一条纸带研究,而乙必须打足够多条纸带才能研究
B.甲中需要平衡小车运动中受到的阻力,而乙中不需要平衡阻力
C.甲中小车质量必须远大于所挂重物的质量,而乙中小车质量没有特别的要求
D.乙方案中,换用2根同样的橡皮筋同一位置释放,橡皮筋所做的功与一根橡皮筋拉至伸长量为原来2倍橡皮筋所做的功是一样的
(2)某同学在实验中打出的一条纸带如图所示,0、1、2…7为纸带上连续打出的点,打点计时器的电源频率为50Hz.根据这条纸带,可以判断他在实验中采用的方案是
(选填“甲”或“乙”),实验中小车失去外力后的速度为
1.75
1.75
m/s

(3)在做完上述实验后,某同学想利用实验甲的装置来实现完成“验证机械能守恒”的实验,请你评价下该同学能否实现实验目的,若能,请简要说明原理,若不能请说明理由?
不能.因为摩擦力对小车做功,小车和重物组成的系统机械能不守恒
不能.因为摩擦力对小车做功,小车和重物组成的系统机械能不守恒

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(1)在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中,某实验小组采用如图甲所示的装置.实验步骤如下:
①把纸带的一端固定在小车的后面,另一端穿过打点计时器
②改变木板的倾角,以重力的一个分力平衡小车及纸带受到的摩擦力
③用细线将木板上的小车通过一个定滑轮与悬吊的砂桶相连
④接通电源,放开小车,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一系列的点
⑤测出s、s1、s2(如图乙所示),查得打点周期为T.
判断重力的一个分力是否已与小车及纸带受到的摩擦力平衡的直接证据是
 

本实验还需直接测量的物理量是:
 
.(并用相应的符号表示)
探究结果的表达式是
 
.(用相应的符号表示)
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(2)用同样的装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验.以下是一实验小组所获取的部分实验数据,根据表格中数据,在图中取合适的坐标系,作出图象.
表格:小车受力相同(均取砂桶质量m=50g).
次数 小车质量
M/g
加速度
a/m?s-2
1
M
/kg-1
1 200 1.91 5.00
2 250 1.71 4.00
3 300 1.50 3.33
4 350 1.36 2.86
5 400 1.12 2.50
6 450 1.00 2.22
7 500 0.90 2.00
根据图象判断,实验产生误差的最主要原因是:
 

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(1)在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中,某实验小组采用如图甲所示的装置.实验步骤如下:

1把纸带的一端固定在小车的后面,另一端穿过打点计时器

2改变木板的倾角,以重力的一个分力平衡小车及纸带受到的摩擦力

3用细线将木板上的小车通过一个定滑轮与悬吊的砂桶相连

4接通电源,放开小车,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一系列的点

5测出ss1s2(如图乙所示),查得打点周期为T

判断重力的一个分力是否已与小车及纸带受到的摩擦力平衡的直接证据是_______________________________________;

本实验还需直接测量的物理量是:___________________________.(并用相应的符号表示)

探究结果的表达式是______________________________________.(用相应的符号表示)

次数

小车质量

M/g

加速度

a/m·s-2

1

200

1.91

5.00

2

250

1.71

4.00

3

300

1.50

3.33

4

350

1.36

2.86

5

400

1.12

2.50

6

450

1.00

2.22

7

500

0.90

2.00

(2)用同样的装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验.以下是一实验小组所获取的部分实验数据,根据表格中数据,在图中取合适的坐标系,作出图象.

表格:小车受力相同(均取砂桶质量m=50g).

根据图象判断,实验产生误差的最主要原因是:

________________________________.

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(1)在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中, 某实验小组采用如图甲所示的装置。实验步骤如下:

①把纸带的一端固定在小车的后面,另一端穿过打点计时器

②改变木板的倾角,以重力的一个分力平衡小车及纸带受到的摩擦力

③用细线将木板上的小车通过一个定滑轮与悬吊的砂桶相连

④接通电源,放开小车,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一系列的点

⑤测出ss1s2(如图乙所示),查得打点周期为T

判断重力的一个分力是否已与小车及纸带受到的摩擦力平衡的直接证据是_____________;

本实验还需直接测量的物理量是:_________________________。(并用相应的符号表示)

探究结果的表达式是__________________________。(用相应的符号表示)

(2)用同样的装置做“探究加速度与力、质量的关系”实验.以下是一实验小组所获取的部分实验数据,根据表格中数据,在图中取合适的坐标系,作出图象。

表格:小车受力相同(均取砂桶质量m=50g).

次数

小车质量

M/g

加速度

a/m·s-2

1

200

1.91

5.00

2

250

1.71

4.00

3

300

1.50

3.33

4

350

1.36

2.86

5

400

1.12

2.50

6

450

1.00

2.22

7

500

0.90

2.00

根据图象判断,实验产生误差的最主要原因是:______________________________。

 

 


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(1)(7分)利用如图甲所示装置探究动能定理,在固定斜面上有一质量为l kg的物块,后面固定一条穿过打点计时器的纸带。先接通电源,待打点稳定后,让物块从静止开始沿斜面匀加速下滑,得到一条如图乙所示的纸带。O点为打出的第二个点,ABCDEFG是计数点,每相邻两计数点间还有4个点未画出,各点间距如图所示,根据相关数据进行下列处理。(打点计时器的打点频率为50Hz,g =" 10" m/s2)


通过传感器测得物体所受的合外力是3.0 N。试完成下表:

O点到各点过程合力所做的功W/J
各点的动能Ek/J
OB
0.8838
B
0.8845
OC
1.3275
C
1.3276
OD

D
1.8634
OE
2.4858
E
2.4865
OF
3.1998
F

②根据①表中的数据,实验结论是                                  
(2)(6分)图1为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变,且对温度很敏感)的IU关系曲线图。通过测量得到图1所示IU关系的完整曲线,已知电源电动势恒为9 V(内阻不计),滑动变阻器的阻值为0 – 100 Ω,电压表V的内阻约为2 kΩ,电流表A的内阻约为0.2 Ω,热敏电阻的符号为

①请在虚线框内画出实验电路原理图。
②由题中给出的电源、热敏电阻、电流表和定值电阻R1组成如图2所示电路,电流表读数为30 mA。由热敏电阻的IU关系曲线可知,热敏电阻两端的电压为      V;电阻R1的阻值为       Ω

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同步练习册答案