- 实验:研究平抛运动
- 共175题
某同学通过实验对平抛运动进行研究,他在坐标纸上记录了抛物线轨迹的一部分,如图所示。O点不是抛出点,x轴沿水平方向,由图中所给的数据可求出平抛物体的初速度是__________________m/s,抛出点的坐标为___________________(g取10m/s2)。
正确答案
4;(-0.8m,-0.2m)
如图甲所示,水平桌面上固定有一位于竖直平面内的弧形轨道A,其下端的切线是水平的,轨道的厚度可忽略不计.将小铁块B从轨道的固定挡板处由静止释放,小铁块沿轨道下滑,最终落到水平地面上.若测得轨道末端距离水平地面的高度为h,小铁块从轨道飞出到落地的水平位移为x,已知当地的重力加速度为g.
(1)小铁块从轨道末端飞出时的速度v=______.
(2)若轨道A粗糙,现提供的实验测量工具只有天平和直尺,为求小铁块下滑过程中克服摩擦力所做的功,在已测得h和x后,还需要测量的物理量有______(简要说明实验中所要测的物理量,并用字母表示).小铁块下滑过程中克服摩擦力所做功的表达式为W=______.(用已知条件及所测物理量的符号表示)
(3)若在竖直木板上固定一张坐标纸(如图乙所示),并建立直角坐标系xOy,使坐标原点O与轨道槽口末端重合,y轴与重垂线重合,x轴水平.实验中使小铁块每次都从固定挡板处由静止释放并沿轨道水平抛出.依次下移水平挡板的位置,分别得到小铁块在水平挡板上的多个落点,在坐标纸上标出相应的点迹,再用平滑曲线将这些点迹连成小铁块的运动轨迹.在轨迹上取一些点得到相应的坐标(x1、y1)、(x2、y2)、(x3、y3)…,利用这些数据,在以y为纵轴、x为横轴的平面直角坐标系中做出y-x2的图线,可得到一条过原点的直线,测得该直线的斜率为k,则小铁块从轨道末端飞出的速度v=______.(用字母k、g表示)
正确答案
(1)在竖直方向
由h=gt2得,t=
在水平方向
v==x
(2)还需要测量的物理量有小铁块沿轨道下滑的高度H和小铁块的质量m.
因为根据功能关系得
小铁块下滑过程中克服摩擦力所做功W=mgH-mv2=mgH-
.
(3)由x=vt、y=gt2得到
轨迹方程为y=x2
则y-x2的图线是过原点的直线,其斜率k=
故v=
故本题答案是:
(1)x
(2)小铁块沿轨道下滑的高度H和小铁块的质量m;mgH-
(3)
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所通过的位置,实验时用如图所示的装置,先将斜槽轨道的末端调整水平,在一块平木板表面钉上复写纸和白纸,并将该木板竖直立于紧靠槽口处.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;将木板向远离槽口方向平移距离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方向平移距离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均为x=10.00cm.A、B间距离y1=4.78cm,B、C间距离y2=14.58cm.(g取9.80m/s2)
(1)根据以上直接测量的物理量求得小球初速度为v0=______(用题中所给字母表示).
(2)小球初速度的测量值为______ m/s.
正确答案
竖直方向:小球做匀加速直线运动,根据推论△x=aT2得
y2-y1=gT2,得T=
水平方向:小球做匀速直线运动,则有
v0==x
代入解得v0=1m/s
故本题答案是(1)x (2)1m/s
(1)下列哪些因素会使“探究平抛运动的规律”实验的误差减小______
A.使小球与斜槽间尽量光滑
B.安装斜槽时使其末端水平
C.建立坐标系时,应以小球离开斜槽末端时小球的球心为坐标原点
D.根据曲线计算平抛运动的初速度时,在曲线上取离原点O较近的点
(2)如图所示为某次实验所描绘的平抛物体运动的轨迹,A、B、C三点的坐标为A(0.35m,0.05m)、B( 0.70m,0.20m)、C(1.05m,0.45m).试根据以上的测量结果计算:物体做平抛运动的初速度v0为______m/s;B点竖直的速度为______m/s.(g=10m/s2,结果保留2位有效数字)
正确答案
(1)A、实验中必须保证小球做平抛运动,而平抛运动要求有水平初速度且只受重力作用.所以斜槽轨道必须要水平,至于是否光滑没有影响,只要能抛出就行.因此斜槽末端没有保持水平会增大实验误差的,故A错误,B正确;
C、建立坐标系时,以小球经过槽的末端时的球心为坐标原点可以减小误差,故C正确;
D、在曲线上找一点,利用水平位移与竖直位移来求出抛出速度,但要求位移大小尽量大点儿.因此D会增大实验误差的,故D错误.
故选BC;
(2)由图可知,物体由A→B和由B→C运动过程中水平方向位移相等,x=0.35m,所以所用的时间也相等,
△y=gT2,由图可知△y=0.25-0.15m=0.1mcm,代入解得,T=0.1sx=v0T,代入解得:v0=3.5 m/s,
竖直方向自由落体运动,根据匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度有:
vBy==2 m/s.
所以vB==
m/s=4.0m/s
故答案为:(1)BC;(2)3.5;4.0
如图所示,用数码相机记录物体做平抛运动的部分轨迹,背景方格的边长为5cm,重力加速度g=10m/s2.该数码相机每秒钟拍摄______帧照片.物体运动中水平速度的大小为______.
正确答案
在竖直方向:hBC-hAB=2l=0.1m
所以g△t2=0.1m
解得:△t=0.1 s.f==10 Hz.
水平方向是匀速直线运动,
v0==
=
=1.5m/s
故答案为:10.1.5
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