Question

某同学在物理课上开展了“探究平抛运动规律”的实验探究。

(1)为确保小球的初速度沿水平方向的检查方法是____________。

(2)为了绘制严格的铅垂线，实验前通常使用______来确定。

(3)下列做法中能够减小实验误差的有______。

A．使用密度大、体积小的钢球

B．尽量减小钢球与斜槽间的摩擦

C．实验时，让小球每次都从同一高度由静止开始滚下

D．分析数据时，为了降低空气阻力的影响选取离起始点近的点

(4)实验开展前，该同学建立了如图所示的直角坐标系，请指出：

①图中明显存在的错误：__________________。

②此错误可能导致其测量初速度时比真实值______（选填“偏小”、“偏大”或“不变”）。

(5)改正了(4)中的错误后，该同学重新实验，得到了如图所示的闪光照片的一部分，其中每个网格的边长均为，那么该实验使用的照相机的频闪频率为______。

(6)如图所示，该同学改进装置，重新设计了实验，他将劲度系数为的弹簧固定在高度为的水平玻璃管内，用沾有墨水的刚性小球将弹簧压缩长度后释放，落到水平桌面的复写纸上，若小球的重力为，忽略一切摩擦，请利用以上物理量估计复写纸到玻璃管口的水平距离______。

Answer

将小球放置在槽口处轨道上，小球能保持静止 重垂线 AC 坐标原点未与小球球心重合 偏大 10

【解析】

(1)[1]．当斜槽水平时小球受力平衡，放在槽口处保持静止。

(2)[2]．实验中通常使用重垂线确定竖直线。

(3)[3]．研究平抛运动时，钢球体积越小，所受空气阻力越小，使记录小球通过的位置越准确，A正确；小球每次从斜槽上的同一位置由静止开始滚下，可保证小球的初速度不变，与钢球和斜槽间的摩擦无关，B错误，C正确；选取的点距离原点过近会增大实验误差，D错误。故选AC。

(4)①[4]．描绘的小球的运动轨迹时描绘的是球心的位置，因此坐标原点应在平抛起点的球心位置，即坐标原点应该是小球在槽口时球心在白纸上的水平投影点。

②[5]．由运动学公式得

解得

因为坐标原点偏小，那么测量的值偏小，因此偏大。

(5)[6]．因为，所以，那么

又因为，联立解得

(6)[7]．初始时弹簧压缩具有的弹性势能为

设小球弹出的初速度为，则弹出时的动能

由机械能守恒得

由运动学方程得

联立解得