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.
(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=1.10~1.14m/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%. |
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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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