某物理兴趣小组利用传感器进行探究实验,其实验装置及原理图分别如甲、乙所示.该装置中,A、B为力传感器,研究对象是质量m=310g的金属圆柱体G,将G放在A、B的两探头之间,两探头受到压力的数据,通过传感器、数据采集器传输给计算机,数据如表1所示.表1 圆柱体的质量:310g θ/&d
2019-06-21
某物理兴趣小组利用传感器进行探究实验,其实验装置及原理图分别如甲、乙所示.
该装置中,A、B为力传感器,研究对象是质量m=310g的金属圆柱体G,将G放在A、B的两探头之间,两探头受到压力的数据,通过传感器、数据采集器传输给计算机,数据如表1所示.
表1 圆柱体的质量:310g
θ/° | 0 | 30 | 45 | 60 | 90 |
FA/N | 0.00 | 1.49 | 2.12 | 2.59 | 3.02 |
FB/N | 3.01 | 2.61 | 2.13 | 1.50 | 0.00 |
(1)观察、分析数据表1,可得出:金属圆柱体重力沿斜面向下的分力FA随斜面倾角θ的增大而___,垂直斜面向下的分力FB随斜面倾角θ的增大而___.
(2)某同学发现两传感器的读数并不是与角度的变化成正比,他猜想圆柱体所受重力及其分力间满足某个函数关系,并根据该函数关系计算两探头受到压力的理论值如表2所示(g取9.8m/s2)
表2 圆柱体的质量:310g
θ/° | 0 | 30 | 45 | 60 | 90 |
FA/N | 0.00 | 1.52 | 2.15 | 2.63 | 3.04 |
FB/N | 3.04 | 2.63 | 2.15 | 1.52 | 0.00 |
该同学猜测的函数关系式应当分别为:FA=___,FB=___(用金属圆柱体质量m、重力加速度g、斜面倾角θ表示)
(3)在实验中无论是分析“表1”还是“表2”的数据时,都认为传感器的读数都等于相应的圆柱体重力的分力,其物理学依据是(乙沿斜面方向为例);因为A传感器的读数等于A传感器所受的压力,根据___此压力大小等于圆柱体沿斜面方向所受的支持力,而根据___此支持力大小等于圆柱体重力沿斜面方向的分力
(4)为了减少实验误差,可采取的办法是___(写出一个即可)
优质解答
(1)根据表格1中的数据,斜面倾角θ越大时,金属圆柱体重力沿斜面向下的分力FA也越大,
而垂直斜面向下的分力FB却越小,
(2)表2 θ/° | 0 | 30 | 45 | 60 | 90 |
FA/N | 0.00 | 1.52 | 2.15 | 2.63 | 3.04 |
FB/N | 3.04 | 2.63 | 2.15 | 1.52 | 0.00 |
因sin30°=,sin45°=,sin60°=,sin90°=1,
依据矢量的合成法则,结合三角知识,则有FA=mgsinθ,FB=mgcosθ;
(3)因为A传感器的读数等于A传感器所受的压力,根据牛顿第三定律,则此压力大小等于圆柱体沿斜面方向所受的支持力,而根据二力平衡,则此支持力大小等于圆柱体重力沿斜面方向的分力;
(4)为了减少实验误差,可采取的办法是减小重物与探头间的摩擦.
故答案为:(1)增大,减小;(2)mgsinθ,mgcosθ;(3)牛顿第三定律,二力平衡;(4)减小重物与探头间的摩擦.
(1)根据表格1中的数据,斜面倾角θ越大时,金属圆柱体重力沿斜面向下的分力FA也越大,
而垂直斜面向下的分力FB却越小,
(2)表2 θ/° | 0 | 30 | 45 | 60 | 90 |
FA/N | 0.00 | 1.52 | 2.15 | 2.63 | 3.04 |
FB/N | 3.04 | 2.63 | 2.15 | 1.52 | 0.00 |
因sin30°=,sin45°=,sin60°=,sin90°=1,
依据矢量的合成法则,结合三角知识,则有FA=mgsinθ,FB=mgcosθ;
(3)因为A传感器的读数等于A传感器所受的压力,根据牛顿第三定律,则此压力大小等于圆柱体沿斜面方向所受的支持力,而根据二力平衡,则此支持力大小等于圆柱体重力沿斜面方向的分力;
(4)为了减少实验误差,可采取的办法是减小重物与探头间的摩擦.
故答案为:(1)增大,减小;(2)mgsinθ,mgcosθ;(3)牛顿第三定律,二力平衡;(4)减小重物与探头间的摩擦.