题目内容

A同学利用下列方法测量B同学的反应時間:A同学拿著一把有刻度的直尺,其中直尺成鉛垂,零刻度在下端.B同学將手指靠近直尺下端(见图1).在沒有提出警告的情況下,A同学释放直尺B同学則尽快用手指夾住直尺.結果显示B同学夾着直尺位置的刻度為 45cm (见图2).(取g=10m/s2
(1)计算B同学的反应时间
(2)若改用一把較重的直尺進行以上測試,對結果有何影响?試用重力公式及牛顿第二定律加以解释.
(3)古希腊哲学家亚里士多德最早认为,物体下落的快慢是由它们的重量大小决定的,物体越重,下落得越快,但是物理学家伽利略用简单明了的科学推理,巧妙地揭示了亚里士多德的理论内容包含的矛盾.指出:根据亚里士多德的论断,一块大石头的下落速度要比一块小石头的下落速度大,假定大石头下落速度为8,小石头下落的速度为4,当我们把石头拴在一起时,下落快的会被下落慢的拖着而减慢,下落慢的会被下落快的拖着而加快,结果整体系统的下落速度应该小于8.但是两块石头拴在一起,加起来比大石头还要重,根据亚里士多德的理论,整个系统的下落速度应该大于8.这样就使得亚里士多德的理论陷入了自相矛盾的境地.伽利略由此推断重的物体不会比轻的物体下落得快.根据伽利略的推理方法,假设用两块同样重的石头为研究对象,你又如何推翻亚里士多德的结论呢?(回答应简明)

解:(1)根据自由落体运动的公式h=,有:
0.45=0+
解得t=0.3s;
(2)设下落物体的质量为m,则重力G=mg;
由牛顿第二定律F=ma;
若下落物体只受重力,则mg=ma,得a=g;
即不论物体的质量(重力)大小是否相同,在重力作用下的加速度都相同,相同位移所用的时间相同,即轻重物体下落的一样快;
(3)设两块同样重的石头的速度都是8(不一定设该数),当我们把石头拴在一起时,由于原来快慢相同,所以两块石头不会互相牵拉,这样各自应保持原来的速度,即它们的速度还应该是8.但两块石头拴在一起重量增大了(为原来的2倍),根据亚里士多德的理论,整个系统的下落速度应该大于8.这样就使得亚里士多德的理论陷入了自相矛盾的境地,从而推翻了这个理论;
答:(1)B同学的反应时间为0.3s;
(2)若改用一把較重的直尺進行以上測試,对結果无影响;
(3)证明如上.
分析:(1)根据自由落体运动的公式h=列式求解;
(2)尺子做自由落体运动的加速度与质量无关;
(3)假设一块石头速度为v,两块一起速度为v,但更重,为2v,故矛盾.
点评:本题关键熟悉自由落体运动的运动性质,同时要能体会伽利略的思辨过程,不难.
练习册系列答案
相关题目
I.为了探究加速度与力的关系,使用如图1所示的气垫导轨装置进行实验.其中G1.G2为两个光电门,它们与数字计时器相连,当滑行器通过Gl.G2光电门时,光束被遮挡的时间△t1.△t2都可以被测量并记录.滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M,挡光片宽度为D,光电门间距离为s,牵引砝码的质量为m.回答下列问题:
(1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉,使气垫导轨水平,在不增加其它仪器的情况下,如何判定调节是否到位?答:
 

(2)若取M=0.4kg,改变m的值,进行多次实验,以下m的取值不合适的一个是
 

A.m1=5g    B. m2=15g
C.m3=40g    D.m4=400g
(3)在此实验中,需要测得每一个牵引力对应的加速度,其中求得的加速度的表达式为:
 
(用△t1.△t2.D.S表示)
II.要测量一只量程已知的电压表的内阻,所备器材如下:
A.待测电压表V(量程3V,内阻未知)
B.电流表A(量程3A,内阻0.01Ω)
C.定值电阻R(阻值2kΩ,额定电流50mA)
D.蓄电池E(电动势略小于3V,内阻不计)
E.多用电表
F.开关K1.K2,导线若干
有一同学利用上面所给器材,进行如下实验操作:
①首先,用多用电表进行粗测,选用×100Ω倍率,操作方法正确.若这时刻度盘上的指针位置如图2甲所示,则测量的结果是
 
Ω.
②为了更精确地测出此电压表内阻,该同学设计了如图所示的2乙.丙实验电路,你认为其中较合理的电路图是
 
.其理由是
 

③在图2丁中,根据你选择的电路把实物连接好.
④用你选择的电路进行实验时,请简述实验步骤:
 

用上述所测量的符号表示电压表的内阻RV=
 

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精英家教网利用如图所示装置研究自由落体运动和验证机械能守恒定律:
(1)下列关于两个实验的叙述中,正确的有
 

A.打点计时器安装时要使两限孔位于同一竖直线上并安装稳定,以减少纸带下落过程中的阻力
B.验证机械能守恒定律时需用天平测出重锤的质量
C.打点计时器用四节干电池串联而成的电池组作为电源
D.实验时用手托着重锤,先闭合打点计时器的电源开关,然后释放重锤
(2)实验中用打点计时器打出一条纸带,在纸带上选取了点迹清晰、连续的3个点,用刻度尺测出相邻两点间的距离x1和x2,已知交流电频率为50赫兹,当地的重力加速度为9.81m/s2.下列A、B、C、D四组数据中,正确的一组是
 

A.51.0mm,55.8mm        B.49.0mm,52.9mm
C.45.1mm,52.8mm        D.50.5mm,51.7mm
(3)验证机械能是否守恒时:实验中计算某一点的速度,甲同学用v=gt来计算,乙同学用vn=
(sn+sn+1)2T
来计算.其中
 
同学的计算方法更符合实验要求.重力加速度g的数值,甲同学用9.8m/s2代入,乙同学用通过对纸带分析计算出重锤下落的实际加速度代入,丙同学用当地的实际重力加速度代入,其中
 
 同学的做法是正确的.
(4)在上述验证机械能守恒定律的实验中发现,重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加,其主要原因是重锤下落的过程中存在阻力作用,也可以通过该实验装置测阻力的大小.若已知当地重力加速度公认的较准确的值为g,还需要测量的物理量有
 

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