伽利略在《两种新科学的对话》一书中,讨论了自由落体运动和物体沿斜面运动的问题,提出了这样的猜想:物体沿斜面下滑是一种匀变速直线运动,同时他还运用实验验证了其猜想
题型:不详难度:来源:
伽利略在《两种新科学的对话》一书中,讨论了自由落体运动和物体沿斜面运动的问题,提出了这样的猜想:物体沿斜面下滑是一种匀变速直线运动,同时他还运用实验验证了其猜想。某校物理兴趣小组依据伽利略描述的实验方案,设计了如图所示的装置,探究物体沿斜面下滑是否做匀变速直线运动。
(1)实验时,让滑块从不同高度由静止沿斜面下滑,并同时打开装置中的阀门,使水箱中的水流到量筒中;当滑块碰到挡板的同时关闭阀门(整个过程中水流可视为均匀稳定的)。该实验探究方案是利用量筒中收集的水量来测量_________的。 水滴下落时间与等高物体运动时间 (填“相等”或“不相等”) (2)下表是该小组测得的有关数据, s为滑块从斜面的不同高度由静止释放后沿斜面下滑的距离,V为相应过程量筒收集的水量。分析表中数据,根据__________________,可以得出滑块沿斜面下滑是做匀变速直线运动的结论。
次数
| 1
| 2
| 3
| 4
| 5
| 6
| 7
| S(m)
| 4.5
| 3.9
| 3.0
| 2.1
| 1.5
| 0.9
| 0.3
| V(mL)
| 90
| 84
| 72
| 62
| 52
| 40
| 23.5
|
| 5.6
| 5.4
| 5.8
| 5.8
| 5.6
| 5.6
| 5.4
| |
答案
(1)时间 相等(2) 误差允许的范围内, S/V2为定值 |
解析
试题分析:(1)据题意,按照伽利略时代滴水计时的方法,可以用量筒中收集的水量测量物体运动时间;让水滴下落时间与物体运动时间相等,就可以确定物体运动时间;(2)从表格数据可知S/V2基本在5.6左右,故在允许误差存在的范围内,S/V2时一个定值,即物体下滑的加速度不变。 |
举一反三
某同学利用透明直尺和光电计时器来验证机械能守恒定律,实验的简易示意图下,当有不透光的物体从光电门间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间。
所用的西瓯XD 007光电门传感器可测得最短时间为0.01ms。将挡光效果好、宽度为d=3.8×10-3m的黑色磁带贴在透明直尺上,从一定高度由静止释放,并使其竖直通过光电门。某同学测得各段黑色磁带通过光电门的时间△ti.与图中所示的高度差△hi,并将部分数据进行了处理,结果如下表所示。(取g=9.8m/s2注:表格中M为直尺质量)
①从表格中数据可知,直尺上磁带通过光电门的瞬时速度是利用求出的,请你简要分析该同学这样做的理由是: . ②请将表格中数据填写完整. ③通过实验得出的结论是: ④根据该实验请你判断下列△Ek一△h图象中正确的是
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“探究求合力的方法”的实验情况如图甲所示,其中A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点,OB和OC为细绳。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。
(1) 图乙中的F与F′两力中,方向一定沿AO方向的是________。 (2)本实验中以下说法正确的是 。A.两根细绳必须等长 | B.橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上 | C.实验中,把橡皮条的另一端拉到O点时,两个弹簧秤之间夹角必须取90° | D.在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行 |
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在以下的实验探究中,必须要平衡摩擦力的实验有( )A.《探究求合力的方法》的实验 | B.《探究小车速度随时间变化规律》的实验 | C.《探究外力做功与速度变化关系》的实验 | D.《探究加速度与外力、质量的关系》的实验 |
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某同学用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验所用的电源为学生电源,输出电压为6V的频率为50Hz交流电和直流电两种.重锤从高处由静止开始下落,重锤上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律。则:(1)该同学进行正确测量后挑选出一条点迹清晰的纸带进行测量分析。如图所示.其中O点为起始点,A、B、C、D、E、F为六个计数点。根据以上数据,当打B点时重锤的速度_________m/s,计算出该对应的V2/2="_______" m2/s2,gh=_______m2/s2,可认为在误差范围内存在关系式_________ _,即可验证机械能守恒定律。(g="9.8" m/s2)
(2)该同学继续根据纸带算出各点的速度V,量出下落距离h,并以V2/2为纵轴、以h为横轴画出的图象,应是图中的_______。
(3)他进一步分析,发现本实验存在较大误差。为此设计出用如图所示的 实验装置来验证机械能守恒定律。通过电磁铁控制的小铁球从A点自由下落,下落过程中经过光电门B时,通过与之相连的毫秒计时器(图中未画出)记录挡光时间t,用毫米刻度尺测出AB之间的距离h,用游标卡尺测得小铁球的直径d。重力加速度为g。实验前应调整光电门位置使小球下落过程中球心通过光电门中的激光束。小铁球通过光电门时的瞬时速度 V= 。如果d、t、h、g存在关系式 ,也可验证机械能守恒定律。 (4)比较两个方案,改进后的方案相比原方案的最主要的优点是: 。
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研究平抛运动时,我们用到如图(1)的装置,将两个完全相同的斜槽固定在同一竖直面内,它们的最下端水平。把两个质量相等的小钢球,从斜面的顶点由静止同时释放,斜槽2的水平轨道末端与光滑水平面吻合。可以观察到现象: ,这说明: 。同时我们还用到如图(2)的装置(装置离地面足够高),小球2与斜槽末端在同一水平线上。将小球1从任意高度释放,当它到达斜槽末端时释放小球2;再水平移动小球2,重复上述过程。可以观察到现象: ,这说明: 。本实验的关键是如何确保小球1水平抛出时小球2能同时释放,这就需要一个控制装置。我们可以设置一个发射器( 即一个光源) ,让接收器接收它发出的光时去控制电磁铁吸住小球2。当小球1从斜槽末端经过时将发射器发出的光挡住,接收器未收到光信号就控制电磁停止工作,小球2落下。
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