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实验：探究加速度与力、质量的关系
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某同学为了探究杆转动时的动能表达式，设计了如图所示的实验：质量为m的均匀长直杆一端固定在光滑转轴O处，杆由水平位置静止释放，用光电门测出另一端A经过某位置时的瞬时速度
网友投稿 2022-10-27 00:00:00 零零社区
◎ 题目
某同学为了探究杆转动时的动能表达式，设计了如图所示的实验：质量为
m
的均匀长直杆一端固定在光滑转轴
O
处，杆由水平位置静止释放，用光电门测出另一端
A
经过某位置时的瞬时速度
v
A
，并记下该位置与转轴
O
的高度差
h
。
⑴设杆的宽度为
L
（
L
很小），
A
端通过光电门的时间为
t
，则
A
端通过光电门的瞬时速度
v
A
的表达式为
。
⑵调节
h
的大小并记录对应的速度
v
A
，数据如下表。为了形象直观地反映
v
A
和
h
的关系，请选择适当的纵坐标并画出图象。
组 次
1
2
3
4
5
6
h
/m
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
v
A
/（m·s
-1
）
1.23
1.73
2.12
2.46
2.74
3.00
v
A
-1
/
（s·m
-1
）
0.81
0.58
0.47
0.41
0.36
0.33
v
A
2
/ （m
2
·s
-2
）
1.50
3.00
4.50
6.05
7.51
9.00
⑶当地重力加速度
g
取10m/s
2
，结合图象分析，杆转动时的动能
E
k
=
（请用质量
m
、速度
v
A
表示）。
◎ 答案
⑴
L/t
（3分）
⑵如图（纵坐标1分，图象2分）
⑶
mv
A
2
（2分）
◎ 解析
A
端通过光电门的瞬时速度
v
A
的表达式为
L/t
。由于
v
A
2
与h成正比，为了形象直观地反映
v
A
和
h
的关系，应该选择
v
A
2
作为纵坐标画出图象。把杆看作质量集中在中心的质点，
A
端下落h，集中在中心的质点下落h/2，重力势能减小mgh/2。由机械能守恒定律，mgh/2=
E
k
，根据图象可得，
v
A
2
=30h，联立解得
E
k
=
mv
A
2
◎ 知识点
专家分析，试题“某同学为了探究杆转动时的动能表达式，设计了如图所示的实验：质量为m的均匀长直杆一端固定在光滑转轴O处，杆由水平位置静止释放，用光电门测出另一端A经过某位置时的瞬时速度…”主要考查了你对 【实验：探究小车速度随时间变化的规律】，【实验：探究弹力与弹簧伸长的关系】，【实验：探究加速度与力、质量的关系】，【实验：探究功与速度变化的关系】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。
http://www.00-edu.com/html/202210/331560.html
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