Ⅰ(1)平衡摩擦力后,橡皮筋的拉力等于合力,橡皮条做功完毕,小车的速度最大,若不进行平衡摩擦力操作,则当橡皮筋的拉力等于摩擦力时,速度最大,本题中木板水平放置,显然没有进行平衡摩擦力的操作,因此当小车的速度最大时,橡皮筋仍处于伸长状态,故BCD错误,A正确.
Ⅱ(1)砂轮停下时,砂轮边缘某点转过的弧长s=2πn,其中n是砂轮转过的圈数,砂轮克服摩擦力做的功等于砂轮动能的变化量,由能量守恒率可知:E K=W f=fs=
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π ×2πn=20n(cm)=0.2n(m),实验时砂轮的动能如下表所示:
半径r/cm 质量/m 0角速度(rad/s) 圈数 转动动能/J
4 1 2 8 1.60
4 1 3 18 3.60
4 1 4 32 6.40
4 2 2 16 3.20
4 3 2 24 4.80
4 4 2 32 6.40
8 1 2 16 3.20
12 1 2 24 4.80
16 1 2 32 6.40 ①根据第一、二、三组数据,半径、质量相同,角速度不同,发现角速度变为原来的2倍,转动动能变为原来的4倍,角速度变为原来的
3
2 倍,转动动能变为原来的
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4 倍,可知转动动能与角速度的二次方成正比.②根据第一、四组数据,半径、角速度相同,质量不同,发现质量变为原来的2倍,转动动能变为原来的2倍,可知转动动能与质量成正比.③由第七九两组数据可知,质量、角速度相同,半径不同,发现半径变为原来的2倍,转动动能变为原来的2倍,可知转动动能与半径的成正比,综上所述,转动动能与质量、半径成正比、与角速度的二次方成正比,表达式为:
E K=kmω 2r(k为比例系数);
(2)分析的过程中总要控制一些量不变,故答案为:控制变量法.
Ⅲ:(1)应调整定滑轮高度,使细线与长木板平行.
(2)对木块、砝码盘和砝码组成的系统,
由牛顿第二定律得:mg-μMg=(M+m)a,
解得:μ=
mg-(m+M)a
Mg ;
(3)相邻两计数点间还有4个打点未画出,所以相邻的计数点之间的时间间隔为0.1s,
根据运动学公式得:△x=at 2,a=
(x 5 - x 1 )+( x 6 - x 2 )
8 t 2 ≈1.3m/s 2.
故答案为:Ⅰ、A;Ⅱ、(1)kmω 2r;(2)控制变量法;
Ⅲ.(1)细线与长木板平行;(2)
mg-(m+M)a
Mg ;(3)1.3.