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

(1)說出測量步驟,寫出用測量的物理量表達(dá)速度的計算式.

(2)按上一問的方法計算你的鋼球離開桌面時的速度,然后再測量鋼球在斜面上開始滾下的位置相對桌面的高度,按照機(jī)械能守恒定律來計算鋼球到達(dá)桌面的速度.對比這兩個速度的大小,對結(jié)果做出解釋.

答案:略
解析:

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

(2)答:測量鋼球在斜面上開始滾下的位置相對桌面的高度h,鋼球開始的重力勢能為mgh,如認(rèn)為滾到桌面的動能為,由機(jī)械能守恒定律mgh=,所以鋼球速度.對比這兩個速度發(fā)現(xiàn),這是因為鋼球滾到桌面時的動能除有向前運動的動能外,還有轉(zhuǎn)動的動能,鋼球的重力勢能有一部分轉(zhuǎn)化成鋼球轉(zhuǎn)動的動能,不計算這部分動能而認(rèn)為=mgh使值偏大,

說明: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)系實際知道這是因為沒有考慮鋼球的轉(zhuǎn)動動能造成的,教學(xué)中不需要進(jìn)一步討論.

下面列舉我們對本題所作的實驗和數(shù)據(jù)做參考.

實驗儀器:平拋實驗器.小球參數(shù):鋼球直徑17.486mm(用千分尺測量);鋼球質(zhì)量21.8g

實驗方法:

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驗器拆下,用鐵架臺夾持,調(diào)節(jié)出口水平,在小球水平出口B處安裝光電門,測量小球在水平出口B處的擋光時間t.用千分尺或游標(biāo)卡尺測出小球的直徑D,算出小球的平均速度作為B位置的瞬時速度v=1.10m/s

以上兩種方法的測量數(shù)據(jù)基本一致.

③測出小球從位置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:從平拋曲線測量的速度與光電門測量的速度,兩者基本一致,可以作為速度的準(zhǔn)確值.與用機(jī)械能守恒定律計算的速度值誤差約為29%.

小球重力勢能=22.2×,平動動能=13.4×,可知小球轉(zhuǎn)動動能=8.79×.轉(zhuǎn)動動能約占總能量的39.6%.


練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 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)為測定它壓縮時能儲存的最大彈性勢能,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P.
③測出相關(guān)物理量后進(jìn)行計算.
(1)甲同學(xué)需要測量的物理量有
小球質(zhì)量m,小球平拋運動的水平位移s和高度h
小球質(zhì)量m,小球平拋運動的水平位移s和高度h

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

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

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,質(zhì)量分別為mA、mB的兩個物體A和B用跨過定滑輪的細(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從靜止開始運動.A著地后不反彈,在運動過程中B始終碰不到滑輪.B與水平桌面的動摩擦因數(shù)為u,不計滑輪與軸間、繩子的摩擦,不計空氣阻力及細(xì)繩、滑輪的質(zhì)量.求:
(1)A下落過程中的加速度大小
(2)B在桌面上運動的位移大。

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科目:高中物理 來源: 題型:

(1)下列有關(guān)高中物理實驗的描述中,正確的是:
 

A、在“驗證力的平行四邊形定則”的實驗中,拉橡皮筋的細(xì)繩要稍長,并且實驗時要使彈簧測力計與木板平面平行,同時保證彈簧的軸線與細(xì)繩在同一直線上
B.在“驗證機(jī)械能守恒定律”的實驗中,必須要用天平測出下落物體的質(zhì)量
C.在“探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系”的實驗中,彈簧必須水平使用,以克服彈簧所受重力對實驗的影響
D、在“驗證動量守恒定律”實驗中入射球的質(zhì)量應(yīng)大于被碰球的質(zhì)量,入射球每次應(yīng)從同一高度無初速度滑下
(2)用鐵架臺將長木板傾斜支在水平桌面上,組成如圖甲所示裝置(示意圖),測量木塊沿斜面下滑的加速度.所提供的儀器有長木板、木塊、打點計時器(含紙帶)、學(xué)生電源、米尺、鐵架臺及導(dǎo)線、開關(guān)等.圖乙是打點計時器打出的一條紙帶,紙帶旁還給出了最小刻度為1mm的刻度尺,刻度尺的零點與O點對齊.打點計時器所用交流電源的頻率是50Hz,相鄰計數(shù)點間還有四個打點未標(biāo)出.
①計數(shù)點C到O點的距離是
 
m.
②根據(jù)紙帶可以計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為了測定木塊與長木板間的動摩擦因數(shù),利用上述器材還需要測量的物理量有(指出物理量的名稱)
 

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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

I.做勻變速直線運動的小車,牽引一條紙帶通過打點計時器,交流電電源的頻率是50Hz,由紙帶上打出的某一點開始,每點剪下一段紙帶,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:(計算結(jié)果保
留小數(shù)點后面三位數(shù)字)
(1)所剪的這0.6s內(nèi)的平均速度是
 
m/s;
(2)物體運動的加速度是
 
m/s2
II.因為手邊沒有天平,小王同學(xué)思考如何利用一已知勁度系數(shù)為k的彈簧和長度測量工具來粗測一小球的質(zhì)量,他從資料上查得彈簧的彈性勢能Ep=
12
kx2(x
為彈簧形變量)后,設(shè)計了如圖2實驗:將彈簧一端固定在水平桌面上,另一端緊靠小球,彈簧原長時小球恰好在桌邊,然后壓縮彈簧并測得壓縮量x,釋放彈簧,小球飛出后落在水平地面上,測出桌高h(yuǎn)以及落點到桌邊沿的水平距離s.
(1)請你推導(dǎo)出小球質(zhì)量的表達(dá)式:
 

(2)如果桌面摩擦是本次實驗誤差的主要因素,
那么小球質(zhì)量的測量值將
 
(填“偏大”、“偏小”或“準(zhǔn)確”).
III.在“用電流表和電壓表測定電池的電動勢和內(nèi)電阻”的實驗中
(1)備有如下器材.
A.干電池2節(jié);B.滑動變阻器(0~20Ω)
C.滑動變阻器(0~1kΩ)D.電壓表(0~3V);
E.電流表(0~0.6A)F.電流表(0~3A)
G.開關(guān)、導(dǎo)線若干
其中滑動變阻器應(yīng)選
 
,電流表應(yīng)選
 
.(只填器材前的序號)
(2)為了最大限度地減小實驗誤差,請在虛線框中(圖3)畫出該實驗最合理的電路圖.精英家教網(wǎng)

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科目:高中物理 來源: 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,然后突然撤去此作用力.要使B離開桌面,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)冊答案