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2016-02-23
5.(2015·高考山东卷)某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则.
实验步骤:
将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上,使其轴线沿竖直方向.
如图甲所示,将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上,另一端用圆珠笔尖竖直向下拉,直到弹簧秤示数为某一设定值时,将橡皮筋两端的位置标记为O1、O2,记录弹簧秤的示数F,测量并记录O1、O2间的距离(即橡皮筋的长度l).每次将弹簧秤示数改变0.50 N,测出所对应的l,部分数据如下表所示:
F/(N) 0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 l/(cm) l0 10.97 12.02 13.00 13.98 15.05 找出中F=2.50 N时橡皮筋两端的位置,重新标记为O、O′,橡皮筋的拉力记为FOO′.
在秤钩上涂抹少许润滑油,将橡皮筋搭在秤钩上,如图乙所示.用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端,使秤钩的下端达到O点,将两笔尖的位置标记为A、B,橡皮筋OA段的拉力记为FOA,OB段的拉力记为FOB.
完成下列作图和填空:
(1)利用表中数据在给出的坐标纸上画出F-l图线,根据图线求得l0=________cm.
(2)测得OA=6.00 cm,OB=7.60 cm,则FOA的大小为________N.
(3)根据给出的标度,在图中作出FOA和FOB的合力F′的图示.
(4)通过比较F′与________的大小和方向,即可得出实验结论.
解析:(1)在坐标系中描点,用平滑的曲线(直线)将各点连接起来,不在直线上的点均匀分布在直线的两侧.如图甲所示,由图线可知与横轴的交点l0=10.0 cm.
(2)橡皮筋的长度l=OA+OB=13.60 cm,由图甲可得F=1.80 N,所以FOA=FOB=F=1.80 N.
(3)利用给出的标度作出FOA和FOB的图示,然后以FOA和FOB为邻边作平行四边形,对角线即为合力F′,如图乙.
(4)FOO′的作用效果和FOA、FOB两个力的作用效果相同,F′是FOA、FOB两个力的合力,所以只要比较F′和FOO′的大小和方向,即可得出实验结论.
答案:(1)如图甲所示 10.0(9.8、9.9、10.1均正确)
(2)1.80(1.70~1.90均正确)
(3)如图乙所示
(4)FOO′
6. (2016·江西南昌一模)某实验小组用图1实验装置探究合力做功与动能变化的关系.铁架台竖直固定放置在水平桌面上,将长木板一端放置在水平桌面边缘P处,另一位置放置在铁架台竖直铁杆上,使长木板倾斜放置,长木板P处放置一光电门,用光电计时器记录滑块通过光电门时挡光时间.
实验步骤是:
用游标卡尺测出滑块的挡光宽度L,用天平测量滑块的质量m.
平衡摩擦力:以木板放置在水平桌面上的P处为轴,调节长木板在铁架台上的放置位置,使滑块恰好沿木板向下做匀速运动.在铁架台竖直杆上记下此位置Q1,用刻度尺测出Q1到水平面的高度H.
保持P位置不变,长木板一端放置在铁架台竖直杆Q2上.用刻度尺量出Q1Q2的距离h1,将滑块从Q2位置由静止释放,由光电门计时器读出滑块的挡光时间t1.
保持P位置不变,重新调节长木板一端在铁架台上的放置位置,重复步骤数次.
.滑块沿长木板由Q2运动到P的过程中,用测量的物理量回答下列问题(已知重力加速度为g):
(1)滑块通过光电门的速度v=________;
(2)滑块动能的变化量ΔEk=________;
(3)滑块克服摩擦力做的功Wf=________;
(4)合力对滑块做的功W合=________.
.某学生以铁架台竖直杆上的放置位置到Q1的距离h为横坐标,以滑块通过光电门的挡光时间的平方倒数为纵坐标,根据测量数据在坐标中描点画出如图2所示直线,直线延长线没有过坐标原点,其原因主要是________________.
解析:本题考查探究合力做功与动能变化的关系实验.
.(1)滑块通过光电门的速度v近似等于通过光电门时的平均速度,则v=;
(2)滑块动能的变化量ΔEk=mv2=m;
(3)由题意,μmgcos θ=mgsin θ,设斜面长为x,则滑块克服摩擦力做功Wf=μmgcos θ·x,联立xsin θ=H知,Wf=mgH;
(4)合力对滑块做的功W=mg(H+h1)-Wf=mgh1.
.由题图知,h=0时,挡光时间不为零,说明平衡摩擦力时长木板的倾角过大.
答案:.(1) (2)m (3)mgH (4)mgh1
.平衡摩擦力时倾角过大
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