某學習小組采用如圖甲所示的實驗裝置驗證動能定理，小車運動過程中所受的阻力Ff已知，實驗中，在小桶中加入適當砝碼使小車做勻加速運動，打點計時器打出的紙帶如圖乙所示，通過正確的方法測出紙帶上1、2兩點的速度為v1、v2，1、2兩點間的距離為L，小車的質量為mo及小桶和砝碼的總質量m后，某同學按如下思路驗證動能定理：以小車為研究對象，它的合外力的功為W合﹦mgL-FfL，動能增加量為△Ek﹦
1
2
m0(
v
2
2
-
v
2
1
)，比較兩者的大小即可驗證結論．
精英家教網(wǎng)
（1）實驗中用小桶和砝碼的總重力mg的大小作為小車所受拉力F的大小，這樣做的前提條件是
 
．
（2）在滿足上述（1）的條件下經(jīng)過多次實驗，發(fā)現(xiàn)W合仍然總是稍大于△Ek，請你提出一種消除上述誤差的方法
 
，這種方法驗證動能定理的表達式為：
 
．
分析：（1）用小桶和砝碼的總重力mg的大小作為小車所受拉力F的大小，應滿足使小桶和砝碼的總質量m遠小于小車的質量m0．
（2）W合總是稍大于△Ek，消除上述誤差的方法之一是以小車、小桶及砝碼組成的系統(tǒng)為研究對象．
解答：解：（1）對小桶和鉤碼來說，根據(jù)牛頓第二定律：mg-F=ma，若F≈mg，a必須很小，必須要滿足小桶和鉤碼的質量m遠小于小車的總質量mo．
（2）W合總是稍大于△Ek，消除這種誤差的方法之一是以小車、小桶及砝碼組成的系統(tǒng)為研究對象，系統(tǒng)的合外力做功等于重力與阻力做功的代數(shù)和，為W合﹦mgL-FfL，這種方法驗證動能定理的表達式為：
    mgL-FfL=
1
2
(m+m0)(
v
2
2
-
v
2
1
)
故答案為：
（1）小桶和鉤碼的質量m遠小于小車的總質量mo．
（2）以小車、小桶及砝碼組成的系統(tǒng)為研究對象，mgL-FfL=
1
2
(m+m0)(
v
2
2
-
v
2
1
)．
點評：解決本題的關鍵掌握實驗條件的控制，知道實驗的原理以及知道實驗誤差的來源，能根據(jù)實驗原理確定減小誤差的有效方法．
練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：

某研究性學習小組采用如圖甲所示的裝置，探究物體的加速度與質量的關系．提供的器材有：氣墊導軌、滑塊（總質量為m，左端裝有遮光板）、光電門（配接數(shù)字計時器）、米尺、鐵架臺．實驗中，測出導軌頂端A與光電門所在位置B的距離為L，導軌頂端距水平面的高度為h．
（1）用游標卡尺測量遮光板的寬度d，如圖所示，則d=
3.20
3.20
mm
（2）接通氣源，讓滑塊從A端由靜止開始向下運動，讀出遮光板通過光電門的時間為t1，若遮光板的寬度用d表示，則滑塊運動到B點時的速度v1=
d
t1
d
t1
，下滑過程的加速度a1=
d2
2Lt12
d2
2Lt12
．
（3）實驗中，為使滑塊受到的合外力保持不變，在改變滑塊質量m時，應調節(jié)
導軌頂端距水平面的高度為h
導軌頂端距水平面的高度為h
，使
mh不變
mh不變
．測出多組m、t數(shù)據(jù)后，描點做出
t2-m
t2-m
（選填“t2-m”，“t2-
1
m
”）的線性圖象，可得出加速度與質量的關系．

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科目：高中物理 來源： 題型：

某研究性學習小組采用如圖甲所示的裝置，探究物體的加速度與所受合外力的關系．提供器材有：氣墊導軌（總長度為L）、滑塊（總質量為m，裝有寬度為d的遮光板）、光電門兩只（配接數(shù)字計時器）、木塊若干、米尺．在一次實驗中，測出兩光電門AB間的距離為L．，導軌頂端距水平面的高度為h，接通氣源，讓滑塊從導軌頂端由靜止開始向下運動，讀出遮光板通過光電門1的時間為tl，通過光電門2的時間為t2，重力加速度為g

（1）通過改變氣墊導軌與水平面的夾角，改變合外力大小，探究滑塊從導軌頂端由靜止開始運動的加速度與所受合外力的關系．上述實驗中滑塊所受合外力大小可表示為F=
mgh
L
mgh
L
，加速度大小為a=
d2
2L
(
1
t
2
2
-
1
t
2
1
)
d2
2L
(
1
t
2
2
-
1
t
2
1
)
?
（2）該小組測得多組數(shù)據(jù)，描點作出了如圖乙所示的a-F圖線，圖線不通過坐標原點的主要原因是
滑塊在運動過程中受到阻力的緣故
滑塊在運動過程中受到阻力的緣故
?

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科目：高中物理 來源： 題型：

某學習小組采用如圖甲所示的裝置做“驗證動能定理”實驗，小車運動中所受阻力f已提前測得．
①某次實驗中，在小桶中加入適當砝碼使小車做加速運動，打點計時器打出的紙帶如圖乙所示，通過正確的方法得出了打1、2兩點時小車的速度大小分別為v1、v2，兩點間的距離為L，設小車的質量為M，小桶和砝碼的總質量為m，某同學按如下思路驗證動能定理：以小車為研究對象，合外力的功為W合=mgL-fL，動能增量為△Ek=
1
2
M(
v
2
2
-
v
2
1
)，經(jīng)多次實驗后，他發(fā)現(xiàn)W合總是大于△Ek，你認為產生這種誤差的原因是
小桶和砝碼的總重力mg大于輕細繩的拉力F，即W合=mgL-fL偏大
小桶和砝碼的總重力mg大于輕細繩的拉力F，即W合=mgL-fL偏大
；
②為了減小或消除以上誤差，同學們提出了以下四種改進方案，你認為有效的是
ACD
ACD
（填選項字母）．

A．使小桶和砝碼的總質量m遠小于小車的質量M
B．換用水平氣墊導軌結合光電計時器做實驗，驗證mgL是否等于
1
2
M(
v
2
2
-
v
2
1
)
C．設法得出輕細繩的拉力T，驗證TL-fL是否等于
1
2
M(
v
2
2
-
v
2
1
)
D．研究小車、小桶及砝碼組成的系統(tǒng)，驗證mgL-fL是否等于
1
2
(M+m)(
v
2
2
-
v
2
1
)．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（2010?泰州三模）某研究性學習小組采用如圖甲所示的裝置，探究物體的加速度與所受合外力的關系．提供器材有：氣墊導軌（總長度為L）、滑塊（總質量為m，裝有寬度為d的遮光板）、光電門兩只（配接數(shù)字計時器）、木塊若干、米尺．在一次實驗中，測出兩光電門AB間的距離為L．，導軌頂端距水平面的高度為h，接通氣源，讓滑塊從導軌頂端由靜止開始向下運動，讀出遮光板通過光電門1的時間為tl，通過光電門2的時間為t2，重力加速度為g

（1）通過改變氣墊導軌與水平面的夾角，改變合外力大小，探究滑塊從導軌頂端由靜止開始運動的加速度與所受合外力的關系．上述實驗中滑塊所受合外力大小可表示為F=
mgh
L
mgh
L
，加速度大小為a=
d2(
t
2
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-
t
2
2
)
2L0
t
2
1
t
2
2
d2(
t
2
1
-
t
2
2
)
2L0
t
2
1
t
2
2
．
（2）該小組測得多組數(shù)據(jù)，描點作出了如圖乙所示的a-F圖線，圖線不通過坐標原點的主要原因是
圖線中看出F不等于零時，加速度還為零，說明滑塊在運動過程中受到阻力的緣故
圖線中看出F不等于零時，加速度還為零，說明滑塊在運動過程中受到阻力的緣故
．
（3）利用同樣的裝置可以驗證機械能守恒．滑塊在AB間運動過程機械能守恒的表達式可表示為
1
2
md2(
1
t
2
2
-
t
2
1
)=mgh′=
mghL0
L
1
2
md2(
1
t
2
2
-
t
2
1
)=mgh′=
mghL0
L
．實驗結果顯示，滑塊有機械能的損失，原因是要克服空氣阻力做功．在甲圖中，保持其他條件不變，只調整光電門2的位置，增大Lo，發(fā)現(xiàn)空氣的平均阻力f隨之增大，究其本質，說明空氣阻力與
速度
速度
有關．

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