题目内容
【题目】某同学在物理课上开展了“探究平抛运动规律”的实验探究。
(1)为确保小球的初速度沿水平方向的检查方法是____________。
(2)为了绘制严格的铅垂线,实验前通常使用______来确定。
(3)下列做法中能够减小实验误差的有______。
A.使用密度大、体积小的钢球
B.尽量减小钢球与斜槽间的摩擦
C.实验时,让小球每次都从同一高度由静止开始滚下
D.分析数据时,为了降低空气阻力的影响选取离起始点近的点
(4)实验开展前,该同学建立了如图所示的直角坐标系,请指出:
①图中明显存在的错误:__________________。
②此错误可能导致其测量初速度时比真实值______(选填“偏小”、“偏大”或“不变”)。
(5)改正了(4)中的错误后,该同学重新实验,得到了如图所示的闪光照片的一部分,其中每个网格的边长均为,那么该实验使用的照相机的频闪频率为______。
(6)如图所示,该同学改进装置,重新设计了实验,他将劲度系数为的弹簧固定在高度为的水平玻璃管内,用沾有墨水的刚性小球将弹簧压缩长度后释放,落到水平桌面的复写纸上,若小球的重力为,忽略一切摩擦,请利用以上物理量估计复写纸到玻璃管口的水平距离______。
【答案】将小球放置在槽口处轨道上,小球能保持静止 重垂线 AC 坐标原点未与小球球心重合 偏大 10
【解析】
(1)[1].当斜槽水平时小球受力平衡,放在槽口处保持静止。
(2)[2].实验中通常使用重垂线确定竖直线。
(3)[3].研究平抛运动时,钢球体积越小,所受空气阻力越小,使记录小球通过的位置越准确,A正确;小球每次从斜槽上的同一位置由静止开始滚下,可保证小球的初速度不变,与钢球和斜槽间的摩擦无关,B错误,C正确;选取的点距离原点过近会增大实验误差,D错误。故选AC。
(4)①[4].描绘的小球的运动轨迹时描绘的是球心的位置,因此坐标原点应在平抛起点的球心位置,即坐标原点应该是小球在槽口时球心在白纸上的水平投影点。
②[5].由运动学公式得
解得
因为坐标原点偏小,那么测量的值偏小,因此偏大。
(5)[6].因为,所以,那么
又因为,联立解得
(6)[7].初始时弹簧压缩具有的弹性势能为
设小球弹出的初速度为,则弹出时的动能
由机械能守恒得
由运动学方程得
联立解得