Question

【題目】某同學(xué)用圖甲所示裝置驗證合力做功和物體速度變化的關(guān)系。一個圓形玻璃管固定在水平桌面上,管口與桌邊齊平,管的兩側(cè)開有小縫,可以讓皮筋穿過,圖乙為俯視圖。在桌邊關(guān)于圓管對稱的位置上固定兩個釘子,纏繞在釘子上的皮筋可以把小鋼球彈出,小鋼球與圓管之間摩擦可忽略,小鋼球彈出后落在水平地面上,測出水平距離,然后用多組相同的皮筋從同一位置彈射小球,重復(fù)以上操作。

（1）除了圖示的器材以外,實驗中還需要的實驗儀器有（_____）

A.天平

B.秒表

C.拴著細(xì)線的重錘

D.刻度尺

（2）為了驗證合力做功和物體速度變化的關(guān)系,可間接測量皮筋做的功與小鋼球水平位移的數(shù)據(jù),如下:

根據(jù)以上數(shù)據(jù),選擇合適的物理量,標(biāo)注在圖丙中的坐標(biāo)軸上,并在坐標(biāo)紙上作出線性圖像___.

（3）圖線的斜率k=__________,并說明表達(dá)式中各物理量的含義__________.

Answer 1

【答案】CD； mg/4h； 小球的質(zhì)量m，桌面的高度h，重力加速度g；

【解析】

（1）本實驗要測量小鋼球的水平位移，需要用到重錘線確定管口在地面上的投影，以方便測量水平射程；
（2）計算出不同W對應(yīng)的x2值，可以發(fā)現(xiàn)W與x2成正比，故以W為縱軸，以x2為橫軸，可在坐標(biāo)紙上得到一條直線；
（3）根據(jù)平拋運(yùn)動的規(guī)律，可以推導(dǎo)出平拋運(yùn)動的初速度即橡皮筋做功的末速度與水平位移的關(guān)系，從而確定皮筋做功與水平位移的關(guān)系；

（1）本實驗利用平拋運(yùn)動的規(guī)律測量出平拋運(yùn)動的初速度，即橡皮筋做功的末速度，要測量平拋運(yùn)動的初速度，需要測量小鋼球的水平射程，故需要用到重錘線確定管口在地面上的投影，以方便測量水平射程，故CD正確、AB錯誤；

（2）將皮筋做的功與測得小鋼球水平位移x以及x2的數(shù)據(jù)整理如下表所示：

從表中數(shù)據(jù)可知，皮筋做的功與成正比，故以為縱軸，以為橫軸，可在坐標(biāo)紙上得到一條直線，圖象如所示：

（3）鋼球離開桌面后做平拋運(yùn)動，豎直方向：，水平方向：

則：，對鋼球，由動能定理得：

則W-x2圖象的斜率：，各物理量的含義為：小球的質(zhì)量m，桌面的高度h，重力加速度g。