题目内容

2.某同学利用如图甲所示装置验证平抛运动的规律,在斜槽轨道的末端安装一个光电门B,调节激光束与实验所用钢球的球心等高,斜槽末端水平,水平地面上依次铺有白纸、复写纸,钢球从斜槽上的固定位置A无初速释放,通过光电门后落在地面的复写纸上,在白纸上留下落点,重复实验多次,测得钢球通过光电门的平均时间为2.50ms,当地重力加速度g=9.80m/s2.

(1)用游标卡尺测得钢球直径如图乙所示,则钢球直径d=5.00mm,由此可知钢球通过光电门的速度v0=2.00m/s;
(2)实验测得轨道末端离地面的高度h=0.441m,钢球的平均落点P到轨道末端正下方O点的水平距离x=0.591m,则由平抛运动规律得钢球平抛的初速度v0=1.97m/s;
(3)通过比较钢球通过光电门的速度vB与由平抛运动规律解得的平抛初速度v0的关系,从而验证平抛运动的规律.

分析 (1)游标卡尺的读数等于主尺读数加游标读数,不需估读.
利用小球通过光电门的平均速度代替瞬时速度;
(2)利用平抛运动水平方向和竖直方向的运动特点,可正确解答.

解答 解:(1)游标卡尺主尺读数为:0.5cm=5mm,
游标尺上第0个刻度与上面对齐,故读数为:0×0.05=0.00mm,
故最终读数为:5mm+0.00mm=5.00mm;
利用小球通过光电门的平均速度代替瞬时速度,因此有:
v0=$\frac{d}{t}$=$\frac{5.00×1{0}^{-3}}{2.50×1{0}^{-3}}$=2.00m/s
(2)根据平抛运动规律有:
h=$\frac{1}{2}$gt2
x=v0t
联立解得:v0=1.97m/s.
故答案为:(1)0.50; 2.00; (2)1.97.

点评 该题从新的角度来验证机械能守恒,在原来问题上有所创新,无论怎么变化,明确实验原理是解答实验问题的根本.

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