题目内容

如图所示,某同学设计了一个《研究平抛运动》的实验装置.在水平桌面上放置一个斜面,让钢球从斜面上由静止滚下,钢球离开水平桌面后做平抛运动.在钢球离开水平桌面后经过的地方放置一块水平木板,木板由支架固定成水平,木板所在高度可通过竖直标尺读出,木板可以上下自由调节.在木板上固定一张白纸,该同学在完成装置安装后进行了如下步骤的实验(不计空气阻力):

A.实验前在白纸上画一条直线,并在线上标出a、b、c三点,且ab=bc,如图所示.测出ab长度L=40.00cm.
B.让钢球从斜面上的某一位置由静止滚下,调节木板高度,使得钢球正好击中a点,记下此时木板离地面的高度h1=100.00cm
C.让钢球从斜面上的同一位置由静止滚下,调节木板高度,使得钢球正好击中b点,记下此时木板离地面的高度h2=90.00cm
D.让钢球从斜面上的同一位置由静止滚下,调节木板高度,使得钢球正好击中c点,记下此时木板离地面的高度h3=70.00cm
则该同学由上述测量结果即可粗测出钢球的平抛初速度大小v=    m/s,钢球击中b点时的速度大小为vb=    m/s.已知钢球的重力加速度为g=10m/s2.
【答案】分析:根据竖直方向运动特点△h=gt2,求出物体运动时间,然后利用水平方向运动特点即可求出平抛的初速度,然后根据运动合成求出b点的速度.
解答:解:根据题意可知:hab=100-90=10cm=0.1m,hbc=90cm-70cm=20cm=0.2m.
在竖直方向:△h=gt2,
水平方向:x=vt,
其中△h=hbc-hac=0.1m,x=L=40cm=0.4m,
代入数据解得:t=0.1s,v=4m/s.
b点为时间的中点,因此有:


故答案为:4,4.27.
点评:本题不但考查了实验的操作,而且考查了平抛运动的规律以及匀速运动和匀变速运动的规律,对同学的知识的综合应用要求比较高,是个考查学生能力的好题.
练习册系列答案
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如图所示是某同学设计的“探究加速度a与物体所受合力F及质量m间关系”的实验.图(a)为实验装置简图,A为小车,B为打点计时器,C为装有砂的砂桶,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等于砂和砂桶总重力,小车运动加速度a可由纸带求得.(交流电的频率为50Hz)

(1)图(b)为某次实验得到的纸带,实验数据如图,图中相邻计数点之间还有4个点未画出,由图中数据求出小车加速度值为
0.510
0.510
m/s2;(保留三位有效数字)
(2)保持砂和砂桶质量不变,改变小车质量m,分别得到小车加速度a与质量m及对应的
1
m
数据如表中所示,根据表中数据,为直观反映F不变时a与m的关系,请在坐标纸中选择恰当物理量建立坐标系并作出图线
如下图
如下图
;从图线中得到F不变时小车加速度a与质量m间定量关系是
a=
1
2m
.
a=
1
2m
.
;
次数 1 2 3 4 5 6 7 8
小车加速度
a/m?s-2
1.90 1.72 1.49 1.25 1.00 0.75 0.50 0.30
小车质量m/kg 0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 1.00 1.67
1
m
(kg-1)
4.00 3.50 3.00 2.5 2.00 1.40 1.00 0.60
(3)保持小车质量不变,改变砂和砂桶质量,该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F图线如图(d),该图线不通过原点,明显超出偶然误差范围,其主要原因是
实验前未平衡摩擦力
实验前未平衡摩擦力
;

(4)若实验中将小车换成滑块,将木板水平放置可测出滑块与木板间的动摩擦因数μ.要测出动摩擦因数μ,需要测量的物理量有;实验测得的动摩擦因数μ比真实值
偏大
偏大
(填“偏大”或“偏小”).
如图所示是某同学设计的“探究加速度a与物体所受合力F及质量m间关系”的实验.图1为实验装置简图,A为小车,B为打点计时器,C为装有砂的砂桶,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等于砂和砂桶总重力,小车运动加速度a可由纸带求得.

(1)图2为某次实验得到的纸带(交流电的频率为50Hz),由图中数据求出小车加速度值为
3.0
3.0
m/s2;
(2)保持砂和砂桶质量不变,改变小车质量m,分别得到小车加速度a与质量m及对应的
1
m
数据如表中所示,根据表中数据,为直观反映F不变时a与m的关系,请在图3坐标纸中选择恰当物理量建立坐标系并作出图线;从图线中得到F不变时小车加速度a与质量m间定量关系是
a=
1
2m
a=
1
2m
;
(3)保持小车质量不变,改变砂和砂桶质量,该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F图线如图4,该图线不通过原点,明显超出偶然误差范围,其主要原因是
未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足
未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足
;
次   数 1 2 3 4 5 6 7 8
小车加速度a/m?s-2 1.90 1.72 1.49 1.25 1.00 0.75 0.50 0.30
小车质量m/kg 0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 1.00 1.67
1
m
(kg-1)
4.00 3.50 3.00 2.5 2.00 1.40 1.00 0.60
(4)若实验中将小车换成滑块,将木板水平放置可测出滑块与木板间的动摩擦因数μ.要测出动摩擦因数μ,需要测量的物理量有
砂和砂桶质量、木块的质量、以及对应的加速度
砂和砂桶质量、木块的质量、以及对应的加速度
;实验测得的动摩擦因数μ比真实值
偏大
偏大
(填“偏大”或“偏小”).

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