第13课时 力学实验(二)
1．在“研究平抛运动”的实验中，可以描绘出小球平抛运动的轨迹，实验简要步骤如下：
图1
A．让小球多次从__________释放，在一张印有小方格的纸上记下小球经过的一系列位置，如图1中a、b、c、d所示。
B．按实验原理图安装好器材，注意__________，记下平抛初位置O点和过O点的竖直线。
C．取下白纸，以O为原点，以竖直线为y轴建立坐标系，用平滑曲线画平抛运动物体的运动轨迹。
(1)完成上述步骤，将正确的答案填在横线上。 (2)上述实验步骤的合理顺序是__________。
(3)已知图中小方格的边长L＝1.25 cm，则小球平抛的初速度为v0＝________(用L、g表示)，其值是________。(取g＝9.8 m/s)
解析 (1)这种方法，需让小球重复同一个平抛运动多次，才能记录出小球的一系列位置，故必须让小球每次由同一位置静止释放。斜槽末端切线水平，小球才会做平抛运动。
(3)由Δx＝aT得两点之间的时间间隔T＝ 代入数据得v0＝0.70 m/s。
答案 (1)同一位置静止 斜槽末端切线水平 (2)BAC (3)2Lg 0.70 m/s
2．(1)平抛物体的运动规律可以概括为两点：①水平方向做匀速直线运动；②竖直方向做自由落体运动。如图2所示为研究平抛运动的实验装置，现把两个小铁球分别吸在电磁
2
2
L2L，所以小球的初速度v0＝＝2Lg gT1 / 7
铁C、E上，然后切断电磁铁C的电源，使一个小铁球从轨道A射出，并在射出时碰到碰撞开关S，使电磁铁E断电释放它吸着的小铁球，两铁球同时落到地面。这个实验( )
图2
A．只能说明上述规律中的第①条 B．只能说明上述规律中的第②条 C．不能说明上述规律中的任何一条 D．能同时说明上述两条规律
(2)做杂技表演的汽车从高台水平飞出，在空中运动一段时间后着地。一架相机通过多次曝光，拍摄得到汽车在着地前后一段时间内的运动照片，如图3所示。已知汽车长度为3.6 m，相邻两次曝光的时间间隔相等，第三个像是刚好着地的时刻，由照片可以推算出汽车离开高台时的瞬时速度大小为______m/s，高台离地面的高度为______m。(取
g＝10 m/s2)
图3
解析 (1)由于左端小铁球平抛的同时，右端小铁球开始做自由落体运动，且两球同时落地，说明平抛的小铁球在竖直方向上和右端小铁球做同样的运动，也做自由落体运动，但无法说明平抛小铁球在水平方向的运动，故只有B正确。
(2)汽车在竖直方向做自由落体运动，由Δh＝gT可得，两次曝光的时间间隔为
2
T＝Δh＝gl＝g3.6 s＝0.6 s 10 前三个像中，中间位置车的竖直速度为
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3l3×3.6 vy＝＝ m/s＝9 m/s
2T2×0.6 汽车从开始运动到中间位置的竖直位移为 v2y92 h1＝＝ m＝4.05 m
2g2×10 从抛出点到地面的高度为h2＝h1＋2l＝(4.05＋2×3.6) m＝11.25 m 水平初速度v0＝＝
2l2×3.6 m/s＝12 m/s
T0.6 答案 (1)B (2)12 11.25
3．(2016·浙江温州期末)某同学为探究“恒力做功与物体动能改变的关系”，设计了如下实验，他的操作步骤是： ①摆好实验装置如图4所示。
图4
②将质量为200 g的小车拉到打点计时器附近，并按住小车。
③在质量为10 g、30 g、50 g的三种钩码中，他挑选了一个质量为50 g的钩码挂在拉线的挂钩P上。
④接通电磁打点计时器的电源，释放小车，打出一条纸带。
(1)在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条，经测量、计算，得到如下数据：
①第一个点到第N个点的距离为40.0 cm。
②打下第N点时小车的速度大小为1.00 m/s。该同学将钩码的重力当做小车所受的拉力，取g＝9.8 m/s，算出拉力对小车做的功为__________ J，小车动能的增量为__________ J。
(2)此次实验探究结果，他没能得到“恒力对物体做的功，等于物体动能的增量”，且误差很大。显然，在实验探究过程中忽视了各种产生误差的因素。请你根据该同学的实验装置和操作过程帮助分析一下，造成较大误差的主要原因是：________________________________________________________
_________________________________________________________________。
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解析 (1)拉力F＝mg＝0.050×9.8 N＝0.49 N。 拉力对小车做的功W＝Fl＝0.49×0.400 J＝0.196 J 小车动能的增量ΔEk＝mv＝×0.200×1.00 J ＝0.100 J
(2)误差很大的可能原因：①小车质量不满足远大于钩码质量，使钩码的重力与小车受到的拉力差别较大。②没有平衡摩擦力。
答案 (1)②0.196 0.100 (2)①小车质量没有远大于钩码质量；②没有平衡摩擦力 4．光电计时器也是一种研究物体运动情况的仪器，当物体经过光电门时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间。现利用如图5所示的装置验证机械能守恒定律。图中AB是固定的光滑斜面，倾角为30°，1和2是固定在斜面上的两个光电门(与它们连接的光电计时器没有画出)。让滑块从斜面的顶端滑下，光电门1和2的光电计时器显示的挡光时间分别为5.00×10 s、2.00×10 s，已知滑块质量为2.00 kg，滑块沿斜面方向的长度为5.00 cm，光电门1和2之间的距离为0.54 m，取g＝9.8 m/s，取滑块经过光电门时的速度为其平均速度，求：
2
－2
－2
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122
图5
(1)滑块经过光电门1和2时的速度v1＝________ m/s，v2＝__________ m/s； (2)滑块经过光电门1和2之间的动能增加了________J，重力势能减少了__________J。 解析 (1)v1＝＝
L0.05L0.05 m/s＝1 m/s，v2＝＝ m/s＝2.5 m/s。
t10.05t20.02 (2)ΔEk＝m(v2－v21)＝5.25 J， ΔEp＝mgs12sin 30°＝5.29 J。 答案 (1)1 2.5 (2)5.25 5.29
5．某同学做验证机械能守恒定律实验时，不慎将一条挑选出的纸带一部分损坏，损坏的是前端部分。剩下的一段纸带上各相邻点间的距离已测出标在图6中，单位是cm。打点计时器工作频率为50 Hz，重力加速度g取9.8 m/s。
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