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7.某小組同學(xué)利用斜槽和小鋼球來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,如圖所示,每次都使小球在斜槽上同一位置滾下,沖過(guò)水平槽飛出后做平拋運(yùn)動(dòng).在小球經(jīng)過(guò)的地方水平放置一塊木板,木板上放一張白紙,白紙上放有復(fù)寫紙,這樣可記錄小球在白紙上的落點(diǎn).要判斷小球從斜槽滾下減少的重力勢(shì)能等于其在斜槽末端具有的動(dòng)能.
①提供的測(cè)量?jī)x器有秒表、刻度尺、天平、彈簧秤,請(qǐng)指出需要使用的有刻度尺.
②需要測(cè)量的物理量有:用刻度尺測(cè)小球在斜槽上的起始位置到斜槽末端的高度h;還需要用刻度尺測(cè)水平射程x;用刻度尺測(cè)下落高度H.
③若小球的質(zhì)量為m,用測(cè)量的物理量表示出小球在斜槽上滑下至末端的過(guò)程中所減少的重力勢(shì)能為mgh,小球在斜槽末端具有的動(dòng)能為mgx24H.(用給出和測(cè)得的物理量表示)
④為提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確程度,你認(rèn)為以下建議確實(shí)有作用的是AD
A.斜槽表面要盡量光滑B.小球的質(zhì)量要測(cè)量精確
C.鋼球的體積越大越好D.斜槽末端水平放置.

分析 ①②③本題利用平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律,根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,求得平拋運(yùn)動(dòng)的初速度,從而確定動(dòng)能的增加量,再根據(jù)高度,從而求得減小的重力勢(shì)能,因此由實(shí)驗(yàn)原理,即可求解;
④要使小球在斜槽上滾下至末端的過(guò)程中所減少的重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,則摩擦阻力越小越好,且小球要水平拋出.

解答 解:①根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理,根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律,求得小球平拋的初速度,從而可得出動(dòng)能的增加量;
再根據(jù)高度差來(lái)確定重力勢(shì)能的減小量,從而得以驗(yàn)證,因此必須使用的是刻度尺;
②由上分析可知,用刻度尺測(cè)小球在斜槽上的起始位置到斜槽末端的高度h;
還需要用刻度尺測(cè)量水平射程x,同時(shí)還用刻度尺測(cè)量下落高度H,
③小球在斜槽上滑下至末端的過(guò)程中所減少的重力勢(shì)能為△EP=mgh;
小球拋出的初速度為v0=xt=x2Hg;
那么小球的動(dòng)能為EK=12mv20=12×m×x22Hg=mgx24H
④為提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確程度,除測(cè)量長(zhǎng)度準(zhǔn)確外,還要減小摩擦阻力,或水平拋出,從而求得在斜面上滾下的速度較小準(zhǔn)確;
A、斜槽表面要盡量光滑,因此在下滑過(guò)程中,減小摩擦阻力作用,故A正確;
B、根據(jù)驗(yàn)證等式可知,小球的質(zhì)量?jī)蛇吙梢韵嗉s,故B錯(cuò)誤;
C、鋼球的體積越大越好,則平拋時(shí)受到阻力較大,則破壞平拋運(yùn)動(dòng)的條件,故C錯(cuò)誤;
D、斜槽末端水平放置,這樣才確保是平拋運(yùn)動(dòng),從而使得小球在斜面上滾下的速度較準(zhǔn)確,故D正確;
故答案為:①刻度尺.
②刻度尺,水平射程x;刻度尺,下落高度H.
③mgh,mgx24H
④AD.

點(diǎn)評(píng) 本題平拋運(yùn)動(dòng)的處理規(guī)律,掌握驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的原理,理解通過(guò)平拋運(yùn)動(dòng)速度來(lái)確定小球在斜面上的末速度,注意有兩個(gè)高度的區(qū)別,同時(shí)掌握從實(shí)驗(yàn)原理角度,去分析如何提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確程度.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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