验证牛顿运动定律
1.某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置来测量物体间的动摩擦因数,实验步骤如下:
①把“ ”形木块放在光滑水平面上,木块表面AB、BC粗糙程度相同;
②木块右侧与竖直墙壁之间连接着一个力传感器(当力传感器受水平压力时,其示数为正值;当力传感器受到水平拉力时,其示数为负值);
③一个可视为质点的滑块从C点由静止开始下滑,运动过程中,传感器记录到的力与时间的关系如图乙所示(滑块经过B时的速率不变)。
回答下列问题:
(1)为了测出滑块与“ ”形木块的动摩擦因数,需要测量或已知哪些物理量_________;
A.BC的长度 B.斜面BC的倾角θ
C.图乙中F1的大小 D.图乙中F2的大小
E.AB的长度
(2)若已经由实验得到(1)中所需要物理量,滑块与“ ”形木块间的动摩擦因数μ=_________。
【解析】(1)为了测量出滑块与“ ”形木块的动摩擦因数,需要测量或已知的物理量是斜面BC的倾角θ、图乙中F1的大小、图乙中F2的大小,综上可知,应选B、C、D;
(2)滑块在斜面上时,由牛顿第二定律知F1+μmgcos2θ=mgcosθsinθ,滑块在平面上时F2=μmg,
解得μ=。
答案:(1)B、C、D (2)
2.现要验证“当质量一定时,物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律。给定的器材如下:一倾角可以调节的长斜面(如图所示)、小车、计时器一个、米尺。
填入适当的公式或文字,完善以下实验步骤(不考虑摩擦力的影响):
(1)让小车自斜面上方一固定点A1从静止开始下滑至斜面底端A2,记下所用的时间t。
(2)用米尺测量A1与A2之间的距离x,则小车的加速度a=_________。
(3)用米尺测量A1相对于A2的高度h,设小车所受重力为mg,则小车所受合外力F=_________。
(4)改变______________ ,
重复上述测量。
【解析】(2)由x=at2可得:a=。
(3)sinθ=,不计摩擦力时,小车的合外力F=mgsinθ=mg;
(4)小车的质量不变,要改变小车所受的合外力F重做上述实验时,只要改变斜面的倾角(或A1、A2两点间的高度h的数值)即可。
答案:(2) (3)mg
(4)斜面倾角或 A1、A2两点间的高度h