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如圖,在水平桌面上用練習(xí)本做成一個(gè)斜面,使一個(gè)鋼球從斜面上某一位置滾下,鋼球沿桌面飛出后做平拋運(yùn)動(dòng).怎樣用一把刻度尺測(cè)量鋼球在水平桌面上運(yùn)動(dòng)的速度?

(1)說(shuō)出測(cè)量步驟,寫(xiě)出用測(cè)量的物理量表達(dá)速度的計(jì)算式.

(2)按上一問(wèn)的方法計(jì)算你的鋼球離開(kāi)桌面時(shí)的速度,然后再測(cè)量鋼球在斜面上開(kāi)始滾下的位置相對(duì)桌面的高度,按照機(jī)械能守恒定律來(lái)計(jì)算鋼球到達(dá)桌面的速度.對(duì)比這兩個(gè)速度的大小,對(duì)結(jié)果做出解釋.

答案:略
解析:

(1)讓小球從斜面上某一位置A無(wú)初速釋放;測(cè)量小球在地面上的落點(diǎn)P與桌子邊沿的水平距離x;測(cè)量小球在地面上的落點(diǎn)P與小球靜止在水平桌面上時(shí)球心的豎直距離y.小球離開(kāi)桌面的初速度為v=

(2)答:測(cè)量鋼球在斜面上開(kāi)始滾下的位置相對(duì)桌面的高度h,鋼球開(kāi)始的重力勢(shì)能為mgh,如認(rèn)為滾到桌面的動(dòng)能為,由機(jī)械能守恒定律mgh=,所以鋼球速度.對(duì)比這兩個(gè)速度發(fā)現(xiàn),這是因?yàn)殇撉驖L到桌面時(shí)的動(dòng)能除有向前運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能外,還有轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能,鋼球的重力勢(shì)能有一部分轉(zhuǎn)化成鋼球轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能,不計(jì)算這部分動(dòng)能而認(rèn)為=mgh使值偏大,

說(shuō)明:本題討論鋼球從桌面滾下按機(jī)械能守恒定律求速度造成的誤差大,只要求學(xué)生聯(lián)系實(shí)際知道這是因?yàn)闆](méi)有考慮鋼球的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能造成的,教學(xué)中不需要進(jìn)一步討論.

下面列舉我們對(duì)本題所作的實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)做參考.

實(shí)驗(yàn)儀器:平拋實(shí)驗(yàn)器.小球參數(shù):鋼球直徑17.486mm(用千分尺測(cè)量);鋼球質(zhì)量21.8g

實(shí)驗(yàn)方法:

①描繪平拋曲線,用平拋曲線求出小球水平拋出的初速度

v=1.101.14m/s

②將斜槽軌道從平拋實(shí)驗(yàn)器拆下,用鐵架臺(tái)夾持,調(diào)節(jié)出口水平,在小球水平出口B處安裝光電門,測(cè)量小球在水平出口B處的擋光時(shí)間t.用千分尺或游標(biāo)卡尺測(cè)出小球的直徑D,算出小球的平均速度作為B位置的瞬時(shí)速度v=1.10m/s

以上兩種方法的測(cè)量數(shù)據(jù)基本一致.

③測(cè)出小球從位置A到水平位置的豎直高度h=10.4cm,用機(jī)械能守恒定律計(jì)算出小球在B位置的速度為v=1.43m/s

數(shù)據(jù)分析:從平拋曲線測(cè)量的速度與光電門測(cè)量的速度,兩者基本一致,可以作為速度的準(zhǔn)確值.與用機(jī)械能守恒定律計(jì)算的速度值誤差約為29%.

小球重力勢(shì)能=22.2×,平動(dòng)動(dòng)能=13.4×,可知小球轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能=8.79×.轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能約占總能量的39.6%.


練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

一輕彈性材料AB可以被壓縮,最大壓縮量為x=10cm,某小組的同學(xué)為測(cè)定它壓縮時(shí)能儲(chǔ)存的最大彈性勢(shì)能,甲同學(xué)做了如下操作:
①在光滑木板上固定一擋板,使彈性材料的A端固定在豎直擋板上,另一端B不受力時(shí)剛好在木板邊緣.再將此裝置固定在水平桌面上,且使B端在桌外(如圖1),記下B在水平地面上的射影O.
②將一大小不計(jì)的小鐵球靠在B端向A端壓彈性材料,壓縮量x=10cm,后將小球釋放,使小球水平拋出,記下小球在地面上的落點(diǎn)P.
③測(cè)出相關(guān)物理量后進(jìn)行計(jì)算.
(1)甲同學(xué)需要測(cè)量的物理量有
小球質(zhì)量m,小球平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移s和高度h
小球質(zhì)量m,小球平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移s和高度h

(2)用以上物理量表示彈性材料的最大彈性勢(shì)能EP
Ep=
mgs2
4h
Ep=
mgs2
4h

(3)乙同學(xué)采用了另一種方法:用一測(cè)力計(jì)緩慢壓B端,當(dāng)壓縮量為x1時(shí),測(cè)力計(jì)示數(shù)為F1;壓縮量為x2時(shí),示數(shù)為F2;…然后以壓縮量x為橫坐標(biāo),測(cè)力計(jì)的示數(shù)F為縱坐標(biāo),描點(diǎn)后得到F-x圖象如圖2.則由圖象可得該彈性材料的最大彈性勢(shì)能為
3.6
3.6
J.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖所示,質(zhì)量分別為mA、mB的兩個(gè)物體A和B用跨過(guò)定滑輪的細(xì)繩相連,用力把B壓在水平桌面上,使A離地面的高度為H,且桌面上方細(xì)繩與桌面平行.現(xiàn)撤去壓B的外力,使A、B從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng).A著地后不反彈,在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中B始終碰不到滑輪.B與水平桌面的動(dòng)摩擦因數(shù)為u,不計(jì)滑輪與軸間、繩子的摩擦,不計(jì)空氣阻力及細(xì)繩、滑輪的質(zhì)量.求:
(1)A下落過(guò)程中的加速度大小
(2)B在桌面上運(yùn)動(dòng)的位移大小.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(1)下列有關(guān)高中物理實(shí)驗(yàn)的描述中,正確的是:
 

A、在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中,拉橡皮筋的細(xì)繩要稍長(zhǎng),并且實(shí)驗(yàn)時(shí)要使彈簧測(cè)力計(jì)與木板平面平行,同時(shí)保證彈簧的軸線與細(xì)繩在同一直線上
B.在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中,必須要用天平測(cè)出下落物體的質(zhì)量
C.在“探究彈力和彈簧伸長(zhǎng)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,彈簧必須水平使用,以克服彈簧所受重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響
D、在“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”實(shí)驗(yàn)中入射球的質(zhì)量應(yīng)大于被碰球的質(zhì)量,入射球每次應(yīng)從同一高度無(wú)初速度滑下
(2)用鐵架臺(tái)將長(zhǎng)木板傾斜支在水平桌面上,組成如圖甲所示裝置(示意圖),測(cè)量木塊沿斜面下滑的加速度.所提供的儀器有長(zhǎng)木板、木塊、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(含紙帶)、學(xué)生電源、米尺、鐵架臺(tái)及導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)等.圖乙是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條紙帶,紙帶旁還給出了最小刻度為1mm的刻度尺,刻度尺的零點(diǎn)與O點(diǎn)對(duì)齊.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電源的頻率是50Hz,相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)打點(diǎn)未標(biāo)出.
①計(jì)數(shù)點(diǎn)C到O點(diǎn)的距離是
 
m.
②根據(jù)紙帶可以計(jì)算出木塊下滑的加速度a的大小是
 
m/s2(保留3位有效數(shù)字).
③為了測(cè)定木塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù),利用上述器材還需要測(cè)量的物理量有(指出物理量的名稱)
 

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:閱讀理解

I.做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的小車,牽引一條紙帶通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,交流電電源的頻率是50Hz,由紙帶上打出的某一點(diǎn)開(kāi)始,每點(diǎn)剪下一段紙帶,按如圖1所示,每一條紙帶下端與x軸相重合,在左邊與y軸平行,將紙帶粘在坐標(biāo)系中,求:(計(jì)算結(jié)果保
留小數(shù)點(diǎn)后面三位數(shù)字)
(1)所剪的這0.6s內(nèi)的平均速度是
 
m/s;
(2)物體運(yùn)動(dòng)的加速度是
 
m/s2
II.因?yàn)槭诌厸](méi)有天平,小王同學(xué)思考如何利用一已知?jiǎng)哦认禂?shù)為k的彈簧和長(zhǎng)度測(cè)量工具來(lái)粗測(cè)一小球的質(zhì)量,他從資料上查得彈簧的彈性勢(shì)能Ep=
12
kx2(x
為彈簧形變量)后,設(shè)計(jì)了如圖2實(shí)驗(yàn):將彈簧一端固定在水平桌面上,另一端緊靠小球,彈簧原長(zhǎng)時(shí)小球恰好在桌邊,然后壓縮彈簧并測(cè)得壓縮量x,釋放彈簧,小球飛出后落在水平地面上,測(cè)出桌高h(yuǎn)以及落點(diǎn)到桌邊沿的水平距離s.
(1)請(qǐng)你推導(dǎo)出小球質(zhì)量的表達(dá)式:
 

(2)如果桌面摩擦是本次實(shí)驗(yàn)誤差的主要因素,
那么小球質(zhì)量的測(cè)量值將
 
(填“偏大”、“偏小”或“準(zhǔn)確”).
III.在“用電流表和電壓表測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻”的實(shí)驗(yàn)中
(1)備有如下器材.
A.干電池2節(jié);B.滑動(dòng)變阻器(0~20Ω)
C.滑動(dòng)變阻器(0~1kΩ)D.電壓表(0~3V);
E.電流表(0~0.6A)F.電流表(0~3A)
G.開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干
其中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選
 
,電流表應(yīng)選
 
.(只填器材前的序號(hào))
(2)為了最大限度地減小實(shí)驗(yàn)誤差,請(qǐng)?jiān)谔摼框中(圖3)畫(huà)出該實(shí)驗(yàn)最合理的電路圖.精英家教網(wǎng)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖所示,質(zhì)量分別是mA和mB的兩木塊A和B,固定在勁度系數(shù)為k的輕彈簧的兩端,豎直地放置在水平桌面上.用一豎直向下的作用力壓在A上,使A靜止不動(dòng),然后突然撤去此作用力.要使B離開(kāi)桌面,此豎直向下的作用力至少應(yīng)為多大?【10】

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同步練習(xí)冊(cè)答案
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