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为了探究做平抛运动的物体在竖直方向的运动规律,某同学设计了下面一个实验。如图所示...

为了探究做平抛运动的物体在竖直方向的运动规律,某同学设计了下面一个实验。如图所示,OD为一竖直木板,小球从斜槽上挡板处由静止开始运动,离开O点后做平抛运动,右侧用一束平行光照射小球,小球在运动过程中便在木板上留下影子。如图是用频闪照相机拍摄的小球在运动过程中的位置以及在木板上留下的影子的位置。现测得ABCD四点到O点的距离分别为5.0cm19.8cm44.0cm78.6cm。试根据影子的运动情况讨论小球在竖直方向上的运动情况。(已知照相机的闪光频率为10Hz

 

见解析 【解析】 照相机的闪光周期 影子在连续时间间隔内的位移分别为 根据逐差法可得 所以影子运动的加速度 加速度约等于重力加速度,可见小球在竖直方向的运动为自由落体运动。  
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考点分析:
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试根据平抛运动原理设计测量弹射器弹丸出射初速度的实验方案提供的实验器材为弹射器(含弹丸如图所示)、铁架台(带有夹具)、米尺.

(1)画出实验示意图_______

(2)在安装弹射器时应注意________

(3)实验中需要测量的量(并在示意图中用字母标出)________

(4)由于弹射器每次射出的弹丸初速度不可能完全相等在实验中应采取的方法是____________

(5)计算公式为__________________

 

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某同学在做“研究平抛物体的运动”的实验时,让小球多次从斜槽上滚下,在坐标纸上依次记下小球的位置如图所示(O为小球的抛出点)。

(1)在图中描出小球的运动轨迹______

(2)从图中可看出,某一点的位置有明显的错误,其产生的原因可能是该次实验中,小球从斜槽上滚下时的初始位置比其他几次偏__________(选填 “高”或“低”)。

x/cm

10.00

20.00

30.00

y/cm

5.00

20.00

45.00

 

(3)某同学从图象中测得的三组数据如表所示,则此小球做平抛运动的初速度=_____m/s。(g10

 

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如图所示,研究平抛运动规律的实验装置放置在水平桌面上,利用光电门传感器和碰撞传感器可测得小球的水平初速度和飞行时间,底板上的标尺可以测得水平位移。保持水平槽口距底板高度不变。改变小球在斜槽导轨上下滑的起始位置,测出小球做平抛运动的初速度、飞行时间t和水平位移d,记录在表中。

0.741

1.034

1.318

1.584

t/ms

292.7

293.0

292.8

292.9

d/cm

21.7

30.3

38.6

46.4

 

(1)由表中数据可知,在h一定时,小球水平位移d与其初速度_______关系。

(2)一位同学计算出小球飞行时间的理论值,发现理论值与测量值之差约为3 ms。经检查,实验及测量无误,其原因是__________

(3)另一位同学分析并纠正了上述偏差后,重新做了这个实验,竟发现测量值依然大于自己得到的理论值,但二者之差在3~7 ms,且初速度越大差值越小。对实验装置的安装进行检查,确认斜槽槽口与底座均水平,则导致偏差的原因是__________

 

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研究平抛运动实验中,A实验小组选用如图1实验装置,她们让钢球从斜槽固定位置滚下从槽的末端飞出做平抛运动,用铅笔描出小球经过的位置,通过多次实验,在竖直白纸上记录钢球经过的多个位置,得到钢球平抛运动的轨迹,并利用轨迹求出钢球平抛运动的初速度.

①除图中所给的实验器材外,完成本实验还需要的测量工具是_____

②为保证钢球飞出后做平抛运动,斜槽末端必须水平.请简要说明,在实验操作中你是如何检测斜槽末端是否水平的._____

③如图2所示,在实验中记下钢球的平抛初位置O点,用悬挂的重锤确定竖直线.取下白纸以O为原点,以竖直线为y轴建立坐标系,用平滑曲线画出平抛运动物体的轨迹.如果平抛运动的轨迹是一条抛物线,那么轨迹上任意一点的y坐标与x坐标理论上应满足y=ax2,若设初速度为v0,重力加速度为g,关系式中的a应等于_________

A.   B.   C.   D.

B实验小组为了更方便研究平抛运动,他们在实验中用频闪光源代替钢球,频闪光源的频率为50Hz,抛出后经过画布时在上面留下了一串反映平抛运动轨迹的点迹(如图3).将点迹拍照后用软件分析可得到各点的坐标.下图中M1、M2、M3是频闪光源平抛运动过程中在画布上留下的三个连续点迹,M1、M2、M3的坐标见表格,通过计算可得频闪光源平抛运动的初速度为_____m/s,当地的重力加速度为_____m/s2

 

M1

M2

M3

x/cm

1.0

2.0

3.0

y/cm

0.40

1.19

2.37

 

⑤该组同学在老师的启发下想进一步探究做平抛运动的物体在竖直方向上的分运动,利用④中的实验装置完成实验并测量相关数据,通过计算机绘出如图4所示的Vy﹣t图象,并拟合出表达式,图中Vy为频闪光源平抛运动竖直方向的分速度.他们通过分析图象和表达式可以得出的结论是_____

A.斜槽末端可能不水平

B.频闪光源与斜槽之间存在摩擦

C.频闪光源在水平方向上做匀速直线运动

D.频闪光源在竖直方向上做匀加速直线运动

 

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在做研究平抛运动的实验中,为了确定小球在不同时刻在空中所通过的位置,实验时用了如图所示的装置.

先将斜槽轨道的末端调整水平,在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸.将该木板竖直立于水平地面上,使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A;将木板向远离槽口的方向平移距离x,再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞在木板上得到痕迹B;将木板再向远离槽口的方向平移距离x,小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,再得到痕迹C

若测得木板每次移动距离x10.00 cmAB间距离y15.02 cmBC间距离y214.82 cm.请回答以下问题(g9.80 m/s2)

(1)为什么每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放?_____________

(2)根据以上直接测量的物理量来求得小球初速度的表达式为v0_______(用题中所给字母表示)

(3)小球初速度的值为v0________m/s

 

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