题目内容

20.在“研究平抛物体运动”的实验中,可以描绘平抛物体运动轨迹和求物体的平抛初速度.实验简要步骤如下:
A.安装好器材,注意斜槽末端水平和平板竖直,记下斜槽末端O点和过O点的竖直线,检测斜槽末端水平
B.让小球多次从同一位置上滚下,记下小球穿过卡片孔的一系列位置;
C.取下白纸,以O为原点,以竖直线为轴建立坐标系,用平滑曲线画平抛轨迹.
D.测出曲线上某点的坐标x、y,用v0=$x\sqrt{\frac{g}{2y}}$算出该小球的平抛初速度,实验需要对多个点求v0的值,然后求它们的平均值.
E.如图为一小球做平抛运动的闪光照相照片的一部分,图中背景方格的边长为5cm,如果取g=10m/s2,
那么:(1)闪光频率是10$\sqrt{2}$Hz.
(2)小球运动中水平分速度的大小是$\frac{3\sqrt{2}}{2}$ m/s.

分析 让小球多次从同一位置上静止滚下,目的是保证小球多次做平抛运动的初速度相等,这样目的是为了保证轨迹相同,平抛运动分解为:水平方向的匀速直线运动,竖直方向的自由落体运动,根据平抛运动的特点即可求解初速度的表达式,根据竖直方向上相等时间内的位移之差是一恒量求出相等的时间间隔,结合水平位移和时间间隔求出平抛运动的初速度,即水平分速度.

解答 解:B、为了让小球初速度相同,小球每次从斜槽的同一位置由静止释放.
D、根据y=$\frac{1}{2}$gt2得,
t=$\sqrt{\frac{2y}{g}}$,
则初速度v0=$\frac{x}{t}=x\sqrt{\frac{g}{2y}}$.
(1)在竖直方向上有:△h=gT2,其中△h=(5-4)×5=5cm=0.05m,
代入求得:T=$\frac{\sqrt{2}}{20}$s.
所以:f=$\frac{1}{T}$=10$\sqrt{2}$Hz
(2)水平方向:x=v0t,其中x=3L=0.15m,故v0=$\frac{0.15}{\frac{\sqrt{2}}{20}}=\frac{3\sqrt{2}}{2}m/s$.
故答案为:B、同一;D、$x\sqrt{\frac{g}{2y}}$,(1)10$\sqrt{2}$,(2)$\frac{3\sqrt{2}}{2}$.

点评 关于平抛运动实验要掌握实验的注意事项、实验步骤、实验原理.平抛运动分解为:水平方向的匀速直线运动,竖直方向的自由落体运动,尤其是注意应用匀变速直线运动规律解决平抛运动问题.

练习册系列答案
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5.进行“验证机械能守恒定律”的实验:
(1)现有以下器材:带铁夹的铁架台,打点计时器以及复写纸、纸带,导线,还需要的器材是刻度尺、带铁夹的重物、低压交流电源;
(2)下列选项中,属于系统误差的是AE;属于偶然误差的是B;
A.打点计时器对纸带的阻力
B.测量纸带上的点距时存在的误差
C.测量点距时,将6个点误计为7个点
D.用秒表测量下落时间,由公式h=$\frac{1}{2}$gt2算出重物下落的高度
E.重物和纸带下落过程中受到空气阻力
(3)选出一条纸带如图1所示,其中O点为打点计时器打下的第一个点,A、B、C为三个计数点,打点计时器通以50Hz的交流电.用刻度尺测得OA=12.41cm,OB=19.10cm,OC=27.29cm,在计数点A和B、B和C之间还各有一个点,重物的质量为1.00kg,取g=9.80m/s2.甲同学根据以上数据算出:当打点计时器打到B点时重物的重力势能比开始下落时减少了1.87J;此时重物的动能比开始下落时增加了1.73J.(结果均保留三位有效数字). 实验结论是在误差允许范围内,重物的机械能守恒.

(4)乙同学利用他自己实验时打出的纸带,测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h,算出了各计数点对应的速度v,以h为横轴,以$\frac{1}{2}$v2为纵轴画出了如图2的图线.图线的斜率数值上近似等于(填代号)B
A.3.60           B.9.80           C.4.90
图线未过原点O的原因是操作中先释放重物,再接通(打点计时器)电源.

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