實(shí)驗(yàn)五　探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)

實(shí)驗(yàn)五探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)1.小羽同學(xué)嘗試?yán)脭?shù)碼相機(jī)和視頻軟件研究平拋運(yùn)動(dòng).在平拋運(yùn)動(dòng)演示儀表面貼上坐標(biāo)紙,拍攝出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的一段視頻.利用FreeVidcotoJPG軟件將視頻轉(zhuǎn)化為圖片,若視頻幀格式是每秒30幀,即通過軟件每秒可生成30張圖片,在圖片中選出有小球畫面的連續(xù)7張圖片,并依次對(duì)齊疊加,得到小球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)連續(xù)時(shí)刻的像,如圖所示.以坐標(biāo)紙的左上角為坐標(biāo)原點(diǎn),以水平向右為x軸正方向,豎直向下為y軸正方向建立直角坐標(biāo)系,讀取小球水平方向和豎直方向的位置,記錄到表格中.位置xn(m)yn(m)yn-yn-1(m)10.0000.000—20.0250.0100.01030.0480.0290.01940.0700.0580.02950.0940.0990.04160.1170.1500.05170.1390.2120.062(1)疊加后圖片中小球相鄰兩個(gè)像的時(shí)間間隔是0.033s,小球水平方向的平均速度為0.70m/s.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

(2)用逐差法計(jì)算小球的加速度,則a=9.6m/s2(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).

[解析](1)通過軟件每秒可生成30張圖片,可知疊加后圖片中小球相鄰兩個(gè)像的時(shí)間間隔是T=1f=130s≈0.033s,小球水平方向的平均速度為v=xt=(2)小球在豎直方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng),利用逐差法可得a=0.062-0.029+0.0512.某科學(xué)興趣小組要驗(yàn)證小球平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案如圖甲所示,用輕質(zhì)細(xì)線拴接一小球,在懸點(diǎn)O正下方有水平放置的熾熱的電熱絲P,當(dāng)懸線擺至電熱絲處時(shí)能輕易被燒斷;MN為水平木板,已知懸線長為L,懸點(diǎn)到木板的距離OO'=h(h>L).(1)將小球向左拉起后自由釋放,最后小球落到木板上的C點(diǎn),O'C=x;(2)圖乙是以豎直方格板為背景通過頻閃照相得到的照片,每個(gè)格的邊長l0=5cm,通過實(shí)驗(yàn),記錄了小球在運(yùn)動(dòng)途中的三個(gè)位置,如圖所示,則該頻閃照相的周期為0.1s,小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為1.5m/s(g取10m/s2);

(3)在其他條件不變的情況下,若改變釋放小球時(shí)懸線與豎直方向的夾角θ,小球落點(diǎn)與O'點(diǎn)的水平距離x將隨之改變,經(jīng)多次實(shí)驗(yàn),以x2為縱坐標(biāo)、cosθ為橫坐標(biāo),得到如圖丙所示圖像,則當(dāng)θ=30°時(shí),x為

2-3m(答案可帶根號(hào)[解析](2)在豎直方向上,Δy=2l0=gT2,解得T=0.1s,則小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度v0=3l0T=3×0.(3)由圖丙可知,x2=2.0-2cosθ,當(dāng)θ=30°時(shí),x=2-33.某同學(xué)利用圖甲所示裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,實(shí)驗(yàn)時(shí)該同學(xué)使用頻閃儀和照相機(jī)對(duì)做平拋運(yùn)動(dòng)的小球進(jìn)行拍攝,頻閃儀每隔0.05s發(fā)出一次閃光,某次拍攝后得到的照片如圖乙所示(圖中未包括小球剛離開軌道的影像).圖中的背景是放在豎直平面內(nèi)的帶有方格的紙板,紙板與小球軌跡所在平面平行,其上每個(gè)方格的邊長為5cm,該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的小球影像的高度差已經(jīng)在圖乙中標(biāo)出.完成下列填空:(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)(1)小球運(yùn)動(dòng)到圖乙中位置A時(shí),其速度的水平分量大小為1.0m/s,豎直分量大小為2.0m/s;

(2)根據(jù)圖乙中數(shù)據(jù)可得,當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊拇笮?.7m/s2.

[解析](1)頻閃儀閃光周期T=0.05s,每個(gè)方格的邊長L=5cm=0.05m.小球平拋運(yùn)動(dòng)水平方向速度vx=LT=1.0m/s.豎直方向是自由落體運(yùn)動(dòng),小球在位置A時(shí)豎直方向的速度vy=8.6+11.02×0.05×10(2)豎直方向?yàn)閯蚣铀僦本€運(yùn)動(dòng),且間隔時(shí)間相等,g=13.4+11.0-8.6-6.14.如圖所示,一農(nóng)用水泵裝在離地面一定高度處,其出水管是水平的,現(xiàn)僅有一鋼卷尺,請(qǐng)你粗略地測(cè)出水流出管口的速度大小和從管口到地面之間空中水柱的質(zhì)量(已知水的密度為ρ,重力加速度為g):(1)除了已測(cè)出的水管內(nèi)徑L外,你需要測(cè)量的物理量是(寫出物理量名稱和對(duì)應(yīng)的字母):水的水平射程x、管口離地的高度h;

(2)水流出管口的速度表達(dá)式為v=xg2h;((3)空中水的質(zhì)量的表達(dá)式為m=

πρxL24[解析](1)水流出管口后做平拋運(yùn)動(dòng),需要測(cè)出水的水平射程x,管口離地的高度h.(2)設(shè)管口離地高度為h,水柱的水平射程為x,水在空中的運(yùn)