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简答题

某研究性学习小组用如图(a)所示装置验证机械能守恒定律。让一个摆球由静止开始从A位置摆到B位置,若不考虑空气阻力,小球的机械能应该守恒,即。直接测量摆球到达B点的速度v比较困难。现让小球在B点处脱离悬线做平抛运动,利用平抛的特性来间接地测出v。如图(a)中,悬点正下方P点处放有水平放置炽热的电热丝,当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断,小球由于惯性向前飞出作平抛运动。在地面放上白纸,上面覆盖着复写纸,当小球落在复写纸上时,会在下面白纸上留下痕迹。用重锤线确定出A、B点的投影点N、M。重复实验10次(小球每一次都从同一点由静止释放),球的落点痕迹如图(b)所示,图中米尺水平放置,零刻度线与M点对齐。用米尺量出AN的高度h1、BM的高度h2,算出A、B两点的竖直距离,再量出M、C之间的距离x,即可验证机械能守恒定律。已知重力加速度为g,小球的质量为m。

(1)根据图(b)可以确定小球平抛时的水平射程为________________cm;

(2)用题中所给字母表示出小球平抛时的初速度v0 = ________________;

(3)用测出的物理量表示出小球从A到B过程中,重力势能的减少量ΔEp = ________________,动能的增加量ΔEk = ________________。

正确答案

(1)65.0

(2)

(3)mg(h1-h2),

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简答题

在做“研究平抛物体的运动”的实验中,为了确定小球在不同时刻在空中所通过的位置.实验时用了如图所示的装置.先将斜槽轨道的末端调整水平,在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸.将该木板竖直立于水平地面上,使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A;将木板向远离槽口平移距离x,再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞在木板上得到痕迹B;又将木板再向远离槽口平移距离x,小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,再得到痕迹C.若测得木板每次移动距离x=10.00cm,A、B间距离y1=5.02cm,B、C间距离y2=14.82crn.请回答以下问题(g=9.80m/s2):

(1)为什么每次都要使小球从斜槽上紧靠档板处由静止释放?答:______.

(2)根据以上直接测量的物理量来求得小球初速度的表达式为v0=______.(用题中所给字母表示).

(3)小球初速度的值为v0=______m/s.

正确答案

(1)该实验中,为了确保小球每次抛出的轨迹相同,应该使抛出时的初速度相同,因此每次都应使小球从斜槽上紧靠档板处由静止释放.

故答案为:为了保证小球每次做平抛运动的初速度相同.

(2)在竖直方向上:△y=y2-y1=gt2

水平方向上:x=v0t

联立方程解得:v0=x

故答案为:x

(3)根据:v0=x

代入数据解得:v0=1.00m/s

故答案为:1.00.

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简答题

(1)平抛运动实验

①做平抛运动实验时,调节调平螺丝,使斜槽装置末端的切线是______的

②将定位板在某一位置固定好.每次释放小球时要在______释放,以保证每次平抛的初速度不变.

③通过实验描出平抛的轨迹后,根据平抛轨迹的一个点的横坐标X和纵坐标Y,可求得初速度为______

(2)用电火花计时器以重锤自由落体为例验证械能守恒定律

①在给出的下面的仪器中,此实验不要用到的仪器的是______.

刻度尺、天平、铁架台、纸带、重锤

②实验得到的纸带的计数点有A、B、C、D,其速度分别为VA、VB、VC、VD,且VA<VB<VC<VD.令AD=S,以A、D两点的数据来验证械能守恒,验证式子为______

③若重锤的质量较小,实验的误差将______(填“减小,或增大,或不变”)

正确答案

(1)、①使斜槽装置末端的切线是水平的,这样保证初速度水平,保证小球做平抛运动.因此此空填水平.

②每次释放小球时要在同一位置释放,以保证每次平抛的初速度不变,所描的各点在同一轨迹上,所以此空填:同一位置.

③小球水平方向有:x=v0t,竖直方向有:Y=gt2,联立解得初速度v0=x 

(2)、验证械能守恒定律的原理为mgh= m -m,两边都有质量可以消去m,因此不需测量质量,故不用天平.

②从A到D由机械能守恒定律得:mgs= -m,化简得式子2gs=-

③若重锤的质量较小,则下落过程中所受的阻力相对较大,那么实验的误差将 增大.

故答案为:(1)、①水平,②同一位置,③x 

           (2)、①天平,②2gs=-,③增大.

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简答题

如图所示是某次实验中用频闪照相方法拍摄的小球(可视为质点)做平抛运动的闪光照片,如果图中每个小方格的边长l表示的实际距离和闪光频率f均为已知量,那么在小球的质量m、平抛的初速度大小V0、小球通过P点时的速度大小V和当地的重力加速度值g这四个未知量中,利用上述已知量和图中信息______

A、可以计算出m、v0和v

B、可以计算出v、v0和g

C、只能计出v0和v

D、只能计算出v0和g.

正确答案

相邻两个点的时间间隔为T=,在竖直方向上△y=gT2,g==

则小球平抛运动的初速度v0===3lf

P点在竖直方向上的分速度vPy===4lf

小球运动到P点的速度为v==5lf

质量无法求出,可以算出v、v0、g

故选B

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某研究性学习小组用如图(a)所示装置验证机械能守恒定律。让一个摆球由静止开始从A位置摆到B位置,若不考虑空气阻力,小球的机械能应该守恒,即:。直接测量摆球到达B点的速度v比较困难。现让小球在B点处脱离悬线做平抛运动,利用平抛运动的特性来间接地测出v。如图(a)中,悬点正下方P点处放有水平放置炽热的电热丝,当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断,小球由于惯性向前飞出作平抛运动。在地面上放上白纸,上面覆盖着复写纸,当小球落在复写纸上时,会在下面白纸上留下痕迹。用重锤线确定出A、B点的投影点N、M。重复实验10次(小球每一次都从同一点由静止释放),球的落点痕迹如图(b)所示,图中米尺水平放置,零刻度线与M点对齐。用米尺量出AN的高度h1、BM的高度h2,算出A、B两点的竖直距离,再量出M、C之间的距离x,即可验证机械能守恒定律。已知重力加速度为g,小球的质量为m。

(1)根据图(b)可以确定小球平抛时的水平射程为____________ cm;

(2)用题中所给字母表示出小球平抛时的初速度v0 = ____________;

(3)用测出的物理量表示出小球从A到B过程中,重力势能的减少量ΔEp = ____________,动能的增加量

ΔEk =_____________。

正确答案

(1)64.6~65.3

(2)x

(3)mg(h1-h2),x2

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下列因素会使“研究平抛物体的运动”实验的误差增大的是______

A.小球与斜槽之间有摩擦

B.安装斜槽时其末端不水平

C.将木板校准到竖直方向,并使木板平面与小球下落的竖直平面平行

D.建立坐标系时,以斜槽末端端口位置为坐标原点

E.测出平抛小球的质量.

正确答案

A、只要小球从同一高度、无初速开始运动,在相同的情形下,即使球与槽之间存在摩擦力,仍能保证球做平抛运动的初速度相同,对实验没有影响,故A正确;

B、当斜槽末端切线没有调整水平时,小球脱离槽口后并非做平抛运动,故B错误;

C、由于竖直方向自由落体运动,水平方向匀速运动,因此应该使木板校准到竖直方向,并使木板平面与小球下落的竖直平面平行,故C正确;

D、建立坐标系时,以小球经过槽的末端时的球心为坐标原点,故D错误;

E、是否测出质量对该实验结果无影响,故E正确.

本题选错误的,故选BD.

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如图,研究平抛运动规律的实验装置放置在水平桌面上,利用光电门传感器和碰撞传感器可测得小球的水平初速度和飞行时间,底板上的标尺可以测得水平位移.

保持水平槽口距底板高度h=0.420m不变.改变小球在斜槽导轨上下滑的起始位置,测出小球做平抛运动的初速度v0、飞行时间t和水平位移d,记录在表中.

(1)由表中数据可知,在h一定时,小球水平位移d与其初速度v0成______关系,与______无关.

(2)一位同学计算出小球飞行时间的理论值t理===289.8ms发现理论值与测量值之差约为3ms.经检查,实验及测量无误,其原因是______.

(3)另一位同学分析并纠正了上述偏差后,另做了这个实验,竞发现测量值t′依然大于自己得到的理论值t′,但二者之差在3-7ms之间,且初速度越大差值越小.对实验装置的安装进行检查,确认斜槽槽口与底座均水平,则导致偏差的原因是______.

正确答案

(1)由表中数据可知,在h一定时,小球水平位移d与其初速度v0成正比,与时间无关.

(2)根据t=求解出的t偏小,是因为g值取值偏大.

(3)纠正了上述偏差后,另做了这个实验,竞发现测量值t′依然大于自己得到的理论值t′,但二者之差在3-7ms之间,且初速度越大差值越小.导致偏差的原因是时间测量时产生的系统误差.

故答案为:(1)正比,时间;(2)g取值10m/s2偏大;(3)时间测量时产生的系统误差.

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关于“研究平抛运动”的实验,下列说法错误的是______

A.每次实验小球必须由静止释放

B.斜槽必须光滑,末端必须水平

C.选用小球的质量大些,实验测得的初速度会比较准确些

D.小球运动时不应与木板上的纸面相接触

若实验中,用一张印有小方格的纸记录轨迹,小方格的边长为L.小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所 示,则小球平抛初速度的计算式为v0=______;小球经过c点时的速度为______(用L、g表示).

正确答案

(1)A、每次小球从斜槽的同一位置由静止释放,保证平抛运动的初速度相同,故A正确.

B、斜槽不一定需要光滑,只要由静止从同一位置释放即可,末端必须水平,保证小球的初速度水平,故B错误.

C、小球的质量越大,阻力对实验影响越小,实验测得的初速度越精确,故C正确.

D、小球运动时不应与木板上白纸接触,防止摩擦而改变运动的轨迹,故D正确.本题选错误的,故选B.

(2)根据△y=gT2得,T===,则初速度v0==2

小球在c点竖直方向上的分速度vyc===2.5

则小球在c点的速率vc==

故答案为:B;2

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用频闪照相技术拍下的两小球运动的频闪照片如图所示,拍摄时,光源的频闪频率为10Hz,a球从A点水平抛出的同时,b球自B点开始下落,背景的小方格为相同的正方形。重力加速度取10m/s2,不计阻力。

(1)根据照片显示的信息,下列说法中正确的是_____。

A.只能确定b球的运动是自由落体运动

B.不能确定a球沿竖直方向的运动是自由落体运动

C.只能确定a球沿水平方向的运动是匀速直线运动

D.可以断定a球的运动是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合成

(2)根据照片信息可求出a球的水平速度大小为_____m/s;当a球与b球运动了______s时它们之间的距离最小。

正确答案

(1)D

(2)1,0.2

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某同学用图1所示装置做“研究平抛运动”的实验,根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹,但不慎将画有轨迹图线的坐标纸丢失了一部分,剩余部分如图2所示,图2中水平方向与竖直方向每小格的长度均代表 0.10 m,P1、P2和P3是轨迹图线上的3个点,P1和P2、P2和P3 之间的水平距离相等.

完成下列填空:(重力加速度g取10 m/s2

(1)设P1、P2和P3的横坐标分别为x1、x2和x3,纵坐标分别为y1、y2和y3,从图2中可读出|y1-y2|=____m, |y1-y3|=_________m,|x1-x2|=_________m(保留两位小数).

(2)若已测知抛出后小球在水平方向上做匀速运动.利用 (1)中读取的数据,求出小球从P1运动到P2所用的时间为 __________s,小球抛出后的水平速度为_________m/s(均可用根号表示).

                                                             图1                                图2

正确答案

(1)0. 61;1.61;0. 60

(2)0. 20;3. 0

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