题目内容

(1)如图1的装置中,两个相同的弧形轨道M、N,分别用于发射小铁球P、Q,两轨道上分别装有电磁铁C、D;调节电磁C、D的高度,使AC=BD,从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初速度v0相等.将小铁球P、Q分别吸到电磁铁上,然后切断电源,使两小铁球以相同的初速度从轨道M、N下端口射出,实验结果是两小球同时到达E处,发生碰撞.现在多次增加或减小轨道M口离水平面BE的高度(即只改变P球到达水平面速度的竖直分量大小),再进行实验的结果是:
①______,试分析回答该实验现象说明了:②______,③______.
(2)某组同学设计了“探究加速度a与物体所受合力F及质量m的关系”实验.图(a)为实验装置简图,A为小车,B为电火花计时器,C为装有细砂的小桶,D为一端带有定滑轮的长方形木板,实验中认为细绳对小车拉力F等于细砂和小桶的总重量,小车运动的加速度a可用纸带上打出的点求得.
①图(b)为某次实验得到的纸带,已知实验所用电源的频率为50Hz.根据纸带可求出电火花计时器打B点时的速度为______ m/s,小车的加速度大小为______m/s2.(结果均保留二位有效数字)
②在“探究加速度a与质量m的关系”时,某同学都按照自己的方案将实验数据在坐标系中进行了标注,但尚未完成图象(如下图所示).请继续帮助该同学作出坐标系中的图象.
③在“探究加速度a与合力F的关系”时,该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F的图线如图(c),该图线不通过坐标原点,试分析图线不通过坐标原点的原因.答:______.

解:平抛运动水平方向做匀速直线运动,根据实验可知,P球从M点平抛,而Q球从N点在水平面上匀速运动,二者运动轨迹虽然不同,但是水平方向的运动规律相同,因此P球会砸中Q球;仅仅改变弧形轨道M的高度,只是影响P球在空中运动时间,但是P、Q两球在水平方向上的运动规律是相同的,因此实验现象相同,应这个实验说明平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动.
故答案为:①总是发生碰撞,②P水平方向的分运动是匀速直线运动,③各分运动具有独立性.
(2)①根据中点时刻的速度等于平均速度得:
=1.6m/s
由△x=at2得:
a=m/s2
②用平滑的直线连接已经描好的点,让尽量多的点分布在直线两侧,图象如图所示;
③由图象可知:当F不为零时,加速度仍然为零,说明实验前未平衡摩擦力
故答案为:(1)①总是发生碰撞;
②P水平方向的分运动是匀速直线运动;
③各分运动具有独立性;
(2)①1.6;3.2;
②如图;
③实验前未平衡摩擦力.
分析:(1)实验同时让P球做平抛运动,Q球做匀速运动.若两小球相碰,则说明平抛运动水平方向是匀速运动.
(2)①根据中点时刻的速度等于平均速度去求B点速度,运用匀变速直线运动的公式△x=at2去求解加速度.
②用平滑的直线连接已经描好的点,让尽量多的点分布在直线两侧;
③根据图象与坐标轴交点的含义分析.
点评:解决实验问题首先要掌握该实验原理,了解实验的操作步骤和数据处理以及注意事项.对打点计时器的应用及打出的纸带的处理方法的考查,有利于学生基本知识的掌握,同时也考查了学生对实验数据的处理方法,及试验条件的掌握,平衡摩擦力的方法.
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