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题文
I.用下图1所示的装置验证动量守恒定律的实验中,两个小球质量不等,半径相等.
①需要测量的量有:______
A、两个小球的质量
B、斜槽末端距地面的高度
C、O点到M、P、N各点的距离OM、OP、ON
D、斜面的高度
②已知球1、球2的质量分别是m1、m2,且m1______m2(填写>,<,=),O点在重锤线正下方,M、P、N为小球落点位置,其中M点是______落点,写出题中要验证的表达式______
Ⅱ某实验小组想测量木板对木块的摩擦力所做的功.装置如图2,一木块放在粗糙的水平长木板上,右侧栓有一细线,跨过固定在木板边缘的滑轮与重物连接,木块左侧与穿过打点计时器的纸带相连,长木板固定在水平实验台上.实验时,木块在重物牵引下向右运动,重物落地后,木块继续向右做匀减速运动,图3给出了重物落地后打点计时器打出的纸带,系列小黑点是计数点,每相邻两计数点间还有4个点(图中未标出),计数点间的距离如图所示.打点计时器所用交流电频率为50Hz,不计纸带与木块间的拉力.

(1)可以判断纸带的______(左或右端)与木块连接.根据纸带提供的数据计算打点计时器在打下A点和B点时木块的速度vA=______m/s,vB=______m/s.(结果保留两位有效数字)
(2)要测量在AB段木板对木块的摩擦力所做的功WAB,还需要的实验器材是______,还应测量的物理量是______.(填入所选实验器材和物理量前的字母)
A.木板的长度lB.木块的质量m1C.木板的质量m2
D.重物质量m3E.木块运动的时间tF.AB段的距离lAB
G.天平H.秒表J.弹簧秤
(3)在AB段木板对木块的摩擦力所做的功的关系式WAB=______.(用vA、vB和第(2)问中测得的物理量的字母表示)
题型:问答题难度:中档来源:不详
答案
Ⅰ①验证动量守恒,就需要知道碰撞前后的动量,所以要测量两个小球的质量及碰撞前后小球的速度,碰撞前后小球都做平抛运动,速度可以用水平位移代替.
所以需要测量的量为:A、两个小球的质量;C、O点到M、P、N各点的距离OM、OP、ON;故选A、C.
②实验过程中入射球的质量应大于被碰球的质量,因此m1>m2;两球碰撞后,入射球速度减小,入射球速度小于被碰球速度,入射球落点位置变小,入射球的落点位置在被碰球落点位置的后面,由图1所示可知,M点是两球碰撞后m1的落点,P点是m1碰前落点,N点是m2碰后的落点,小球的速度可以用小球的水平位移表示,因此本实验中,动量守恒的表达式是:
m1OP=m1OM+m2ON.
Ⅱ(1)重物落地后,木块由于惯性继续前进,做匀减速直线运动,相邻计数点间的距离逐渐减小,
故纸带向右运动,故其右端连着小木块;纸带上某点的瞬时速度等于该点前后相邻两个点间的平均速度,
故vA=
(6.84+7.48)×0.01m
0.1s×2
=0.72m/s,vB=
(9.41+10.06)×0.01m
0.1s×2
=0.97m/s.
(2)木块在运动过程中,克服摩擦力做的功等于木块动能的减小量,由动能定理得:木块克服摩擦力做的功为:
Wf=
1
2
mv22-
1
2
mv12,因此实验过程中还需要用天平测出木块的质量m1,因此需要的实验器材是G,需要测量的量是B.
(3)在AB段对木块,由动能定理得:-WAB
1
2
m1vB2-
1
2
m1vA2,因此在AB段木板对木块的摩擦力所做的功的关系式
WAB
1
2
m1vA2-
1
2
m1vB2
故答案为:I、①AC;②>,球1与球2碰撞后m1的;m1OP=m1OM+m2ON;
Ⅱ、(1)右端;0.72;0.97;(2)G;B;(3)
1
2
m1vA2-
1
2
m1vB2
据魔方格专家权威分析,试题“I.用下图1所示的装置验证动量守恒定律的实验中,两个小球质量不等..”主要考查你对  实验:探究功与速度变化的关系  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下:
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实验:探究功与速度变化的关系
考点名称:实验:探究功与速度变化的关系
  • 探究功与速度变化的关系:

    实验目的:
    1、通过实验探究力对物体做的功与物体速度变化的关系。
    2、体会探究的过程和所用的方法。
    ①实验思想方法:倍增法。虽为变力做功,但橡皮条做的功,随着橡皮条数目的成倍增加功也成倍增加。这种方法的构思极为巧妙。历史上,库仑应用类似的方法发现了著名的库仑定律。当然,恒力做功时,倍增法同样适用。
    ②数据处理方法:图像法。作出功-速度(W-v)曲线,分析这条曲线,得出功与速度变化的定量关系。
    ③本实验中,还用到纸带的分析、速度的测量、力的平衡等相关的知识与技能。
    3、激发学生的学习兴趣,体会学习的快乐;并通过亲身实践,树立起“实践是检验真理的唯一标准”的科学理念。
    实验原理:
    1、分析与猜测
    ①通过研究重力做的功,我们确立了重力势能的表达式,通过分析弹力做的功,我们探究了弹性势能的表达式,那么,要研究动能的变化,也要从力做功开始。
    ②物体在力的作用下通过一段位移时,力会对物体做功,物体的速度也会发生变化,所以二者之间存在联系。
    2、探究的思路
    ①要探究功与物体速度变化的关系,就要改变力对物体做的功,测出力对物体做不同功时物体的速度。
    ②为简化实验,可将物体初速度设置为零,利用如图所示的装置进行实验,通过橡皮筋来对小车做功W,通过打点计时器在纸带上打出的点测量小车获得的速度v,然后分析功W与速度v的关系。

    实验器材:
    木板、小车、橡皮筋、打点计时器(电火花打点计时器)、电源、纸带等。
    实验步骤:
    1、按装置图安装好实验器材;
    2、平衡摩擦力:将木板固定,打点计时器的一端稍微垫高,使小车能牵引纸带在木板上做匀速运动;
    3、先用一条橡皮筋做实验,用打点计时器打出的纸带测出小车前端通过两铁钉连线时小车的速度v1,设此时橡皮筋对小车做功为W1,将数据记入表格,用标尺记录小车的初始位置;
    4、改用2条、3条、4条……橡皮筋重复上述实验,让小车开始位置相同,每次橡皮筋拉开的长度相同,记录橡皮筋做功2W、3W、4W……情况下小车获得的速度v2、v3、v4……;
    5、分析数据,研究W与v的关系。
    数据处理:
    用图象法处理实验数据。
    我们可根据实验测得的数据,分别作出W—v曲线、W—v2曲线、W—v3曲线……哪一种图象更接近于过原点的倾斜直线,功与速度之间就是哪一种正比关系。
    用图象法处理数据,要比计算法更简捷更直观。
    实验结论:
    无论是通过计算法还是作图法都可以得出力对物体做的功与物体速度的平方成正比的结论,即W∝v2
    注意事项:
    1、平衡摩擦力:实验中的小车不可避免地要受到摩擦力的作用,摩擦力对小车做负功,我们研究的是橡皮筋做的功与物体速度的关系,应设法排除摩擦力的影响。可采用将木板一端垫高的方法来实现。将木板一端垫高,使重力沿斜面方向的分力与摩擦力相平衡,就消除了摩擦力的影响。
    2、每次实验所用的橡皮筋都相同并且橡皮筋拉伸的长度都保持一致。
    3、打点计时器打出的纸带上相邻各点的间距并不均匀,应选间距均匀的那一段纸带来计算小车的速度,因这一小段是橡皮筋对小车做功完毕时的情形。(小车速度也可借助光电
    门来测量)

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