3.坐标系:为了定量研究运动.必须在参考系上建立坐标系.这样才能应用数学工具来研究运动. 如果物体沿直线运动.可以在这条直线上规定原点.正方向和单位长度.即以这条直线为坐标轴(x轴).这样物体的位置就可以用一个坐标值(x)来确定. 如果物体在一个平面内运动.则需要建立平面坐标系.用两个坐标值(x.y)来确定物体的位置. [范例精析] 例1 在研究火车从上海站到苏州或南京站的运动时间.能不能把火车看成质点?在研究整列火车经过一个隧道的时间.能不能把火车看成质点?由此你得出什么看法? 解析:前者可以.后者不可以.前者由于火车的大小带来的确定时间方面的误差比较小.可以忽略不计,而后者却必须考虑火车的长度.由此可见.能否看成质点与巴物体看成知道后带来的误差大小有关. 拓展 :当然.以“误差大小 来决定是否能够应用“质点模型 只是一个方面.更多的情况下不能用质点模型是因为有别的更加根本的原因.例如.在研究地球自转.杠杆受力矩而转动等物体转动的问题时.就不能把地球.杠杆看成质点.很小的物体也不一定就能看成是质点.例如.在研究原子的结构时.原子尽管很小.也不能看成是质点. 对于常见的物体的复杂运动--既有整体的移动.又有绕物体上某点的转动.比如快速打出去的一个弧圈球.在研究它能否过网时.我们可以暂时不考虑其转动.即先把它当作质点.研究其球心运动轨迹.这种把复杂运动分解成几个简单运动“逐个击破 研究的方法是很有效的. 例2敦煌曲子词中有一首:“满眼风光多闪烁.看山恰似走来迎.仔细看山山不动.是船行 .请用物理学知识解释“山走来 和“山不动.是船行 .你由此又得到什么看法? 解析:作者得出“山走来 是以自己作为参考系,得出“山不动.是船行 则是以大地为参考系. 可见参考系不同.对于物体运动的结论是不同的. 拓展:其实.对于不同的参考系.非但得出某物体是运动还是静止的结论可能会不同.其他一些结论(例如运动的方向.速度有多大.是直线运动还是曲线运动等)也会不同.前者见例3.后者见教科书P12. 例3 A.B两辆汽车在一条东西方向的直路上向东行驶.若以地球为参考系.A速度为6m/s.B速度为10m/s.⑴若以A为参考系.B的速度多大?方向如何?⑵若以B为参考系. A的速度多大?方向如何?⑶以A或B为参考系.地面的运动情况如何? 解析:⑴B的速度大小为4m/s.方向向东. ⑵A的速度大小也为4m/s.方向向西.(也可以说成A的速度为-4m/s.方向向西.) ⑶以A为参考系.地面的运动速度向西.大小6m/s,以B为参考系.地面的运动速度也是向西.大小10m/s. 拓展:我们看到.参考系选择不同.结论也不同.为了避免每次都要说明参考系.一般约定.研究地面上物体的运动.如果不指明参考系.就默认地面为参考系. *在例3中.我们已经不加推导的利用了不同参考系的“速度变换关系式 .它很“直观 .但以后我们会知道.在高速运动时.它不成立. [能力训练] 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

一同学为了研究外力对物体做功与物体动能变化的关系,利用图甲所示的装置首先探究“功与速度变化的关系”.他让被拉长的橡皮筋对小车做功,使小车由静止获得一定的速度,同过改变橡皮筋的根数来改变橡皮筋对小车做功的数值,测出橡皮筋做功结束时小车对应的速度,研究功与小车速度变化的关系.
(1)该同学在实验操作中,应该注意的是
BD
BD

A.每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值
B.每次实验中,橡皮筋拉伸的长度必须保持一致
C.放小车的长木板应该放在水平桌面上,并尽量使其水平
D.先接通电源让打点计时器工作,再让小车在橡皮筋的作用下弹出
(2)图乙是该同学在实验中获得的一条纸带,他使用的计时器每隔0.02s打一个点,从A点开始各相邻计时点间的距离如图乙所示.由图乙可知,小车的运动情况可描述为:A、B间表示小车做
变速
变速
运动;B、C段表示小车做
匀速
匀速
运动.橡皮筋做功结束时,小车获得的速度为
3.6
3.6
m/s.
(3)当该同学用同样的橡皮筋1条、2条、3条…并起来进行第一次、第二次、第三次…实验时,橡皮筋对小车做功而使小车获得的速度如下表所示. (v为小车获得的最大速度)请在给出的坐标纸上作出小车的W-v2图象,并由此得出实验结论:
w与v2成正比关系
w与v2成正比关系

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(1)在科学探究活动中,对实验数据进行分析归纳得出结论是非常重要的环节.下面表格中记录的是物体作直线运动中测得的位移x和对应时刻t的数据.
时刻t/s 0 0.89 1.24 1.52 1.76 1.97
位移x/m 0 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25
T2/s2 0 0.79 1.54 2.31 3.10 3.88
将上表中时刻与位移数据对比分析,发现位移成倍增加但所甩时间不是成倍增加的,即x与t不是正比关系,于是他猜想x与t2可能是正比关系.为验证他猜想的正确性,请在坐标纸(图一)上作出x-t2图线;如果他的猜想正确,请由图线求出x与t2间的关系式,并写在横线上:
0.32t2
0.32t2
《斜率取2位有效数字》
(2)某课外兴趣小组在研究“恒力做功和物体动能变化之间的关系”的实验中使用了如下实验装置(图二):
①该小组同学实验时在安装正确,操作规范的前提下(已平衡摩擦力),用钩码的重力表示小车受到的合外力,为减小由此带来的系统误差,钩码的质量和小车的总质量之间需满足的条件是:
钩码的质量远小于小车的总质量
钩码的质量远小于小车的总质量

②实验时,小车由静止开始释放,已知释放时钩码底端离地高度为H,现测出的物理量还有:小车由静止开始起发生的位移s(s<H)、小车发生位移s时的速度大小v,钩码的质量m,小车的总质量M,设重力加速度为g,则实际测量出的恒力的功mgs将
大于
大于
(选填“大于”、“小于”或“等于”) 小车动能的
变化;若用该实验装置验证系统机械能守恒定律,即需验证关系式
mgs=
1
2
(m+M)v2
mgs=
1
2
(m+M)v2

成立;

(3)要测量电压表V1的内阻r.现有如下器材:
A.待测电压表V1(量程3V,内阻约几千欧)    B.电压表V2(量程15V,内阻约30kΩ)
C.定值电阻R(3.0kΩ)                      D.滑动变阻器R1(O~10Ω)
E.直流电源E(约9V,内阻约2Ω)           F.开关S及导线若干.
①因为所给V1、V2、R都很大,即使它们并联所得电阻也很大,故最大值为10Ω的滑动变阻器在电路中必须使用
分压
分压
接法(“分压”或“限流”)才能对电路起到控制作用;
②待测电压表V1两端的电压值可以由V1的示数直接读出,通过V1的电流因缺少电流表而不能直接测量,但可以借助题中给出的定值电阻R、电压表V2间接的测出.为了测出通过V1的电流,甲、乙、丙三位同学分别设计了
三种电路(如图三),其中合理的是
同学设计的电路.
③在图三方框内画出测量电压表V1的内阻r的完整的实验电路图.

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研究小组通过分析、研究发现,弹簧的弹性势能EP与弹簧形变量x的关系为EP=Cxn,其中,C为与弹簧本身性质有关的已知常量;为了进一步探究n的数值,通常采用取对数作函数图象的方法来确定.为此他们设计了如图所示的实验装置,L型长直平板一端放在水平桌面上,另一端放在木块P上;实验开始时,移动木块P到某一位置,使小车可以在板面上做匀速直线运动.弹簧一端固定在平板上端,在平板上标出弹簧未形变时另一端位置O,A点处放置一光电门,用光电计时器记录小车的挡光板经过光电门的挡光时间.
(1)某同学建议按以下步骤采集实验数据,以便作出lgv与lgx的函数图象:
A.用游标卡尺测出小车的挡光板宽度d
B.用天平称出小车的质量m
C.用刻度尺分别测出OA距离L,O点到桌面的高度h1,A点到桌面的高度h2
D.将小车压缩弹簧一段距离,用刻度尺测出弹簧压缩量x;再将小车由静止释放,从光电计时器上读出小车的挡光板经过光电门的挡光时间t
E.改变小车压缩弹簧的压缩量,重复步骤D
根据实验目的,你认为必须的实验步骤是
ABDE
ABDE

(2)若小车的挡光板宽度为d,经过光电门的挡光时间为t,则小车过A点的速度v=
d
t
d
t

(3)取lgv为纵坐标,lgx为横坐标,根据实验数据描点画出,如图所示的图象.已知该直线与纵轴交点的坐标为(0,a),与横轴交点的坐标为(-b,0);由图可知,n=
2a
b
2a
b

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与打点计时器一样,光电计时器也是一种研究物体运动情况的常见计时仪器,其结构如图甲所示,a、b分别是光电门的激光发射和接收装置.当有物体从a、b间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间.现利用图乙所示装置设计一个“探究物体运动的加速度与合外力、质量关系”的实验,图中NQ是水平桌面、PQ是一端带有滑轮的长木板,l、2是固定在木板上的两个光电门(与之连接的两光电计时器没有画出).小车上固定着用于挡光的窄片K,让小车从木板的顶端滑下,光电门各自连接的计时器显示窄片K的挡光时间分别为t1和t2

(1)用游标卡尺测量窄片K的宽度为d(已知l?d),光电门1,2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为t1、t2,则窄片K通过光电门1的速度表达式v1=
d
t1
d
t1

(2)用米尺测量两光电门间距为l,则小车的加速度表达式a=
d2
2l
1
t
2
2
-
1
t
2
1
d2
2l
1
t
2
2
-
1
t
2
1

(3)该实验中,为了把砂和砂桶拉车的力当作小车受的合外力,就必须平衡小车受到的摩擦力,正确的做法是:在
不挂砂和砂桶
不挂砂和砂桶
的情况下,调节长木板的倾角,轻推小车让其下滑,直至
与两个光电门相连的计时器读数相等为止
与两个光电门相连的计时器读数相等为止

(4)实验中,有位同学通过测量,把砂和砂桶的重力当作小车的合外力F,作出a-F图线,如图丙中的实线所示.试分析:图线不通过坐标原点O的原因是
平衡摩擦力时木板倾角太大
平衡摩擦力时木板倾角太大
;曲线上部弯曲的原因是
没有满足小车质量远大于砂和砂桶的质量
没有满足小车质量远大于砂和砂桶的质量

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像打点计时器一样,光电计时器也是一种研究物体运动情况的常见计时仪器,每个光电门都是由激光发射和接收装置组成.当有物体从光电门通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间.现利用如图1所示装置设计一个“探究物体运动的加速度与合外力、质量关系”的实验,图中NQ是水平桌面、PQ是一端带有滑轮的长木板,1、2是固定在木板上间距为L的两个光电门(与之连接的两个光电计时器没有画出).可以装载钩码的小车上固定着用于挡光的窄片K,让小车从木板的顶端滑下,光电门各自连接的计时器显示窄片K的挡光时间分别为t1和t2
(1)在某次测量中,用游标卡尺测量窄片K的宽度,游标卡尺如图3所示,则窄片K的宽度d=
0.00800
0.00800
m(已知L>>d),光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为t1=4.0×10-2s,t2=2.0×10-2s;
(2)用米尺测量两光电门的间距为L=0.40m,则小车的加速度大小a=
0.15
0.15
 m/s2
(3)该实验中,为了把砂和砂桶拉车的力当作小车受的合外力,就必须平衡小车受到的摩擦力,正确的做法是
在不挂砂和砂桶的情况下将木板一端抬高,当小车能够匀速下滑时说明已经平衡摩擦力
在不挂砂和砂桶的情况下将木板一端抬高,当小车能够匀速下滑时说明已经平衡摩擦力

(4)某位同学通过测量,把砂和砂桶的重量当作小车的合外力F,作出a-F图线.如图2的实线所示.试分析:图线不通过坐标原点O的原因是
平衡摩擦力时木板倾角过大(或平衡摩擦力过度)
平衡摩擦力时木板倾角过大(或平衡摩擦力过度)

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同步练习册答案