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自由落體模擬實驗的裝置

發布時間:2021-10-12 22:00:59

『壹』 如圖甲所示為用打點計時器探究自由落體運動的實驗裝置.在實驗中打出如圖乙所示的一條紙帶,由於開始的幾

根據勻變速直線運動中時間中點的速度等於該過程中的平均速度,可以求出打紙帶上C點時小車的瞬時速度大小.
vC=

0.0803+0.0764
2×0.02
=3.92m/s
根據勻變速直線運動的推論公式△x=aT2可以求出加速度的大小,
得:a=
0.0842+0.0803?0.0764?0.0725
4×(0.02)2
=9.75m/s2
從打點計時器打下A點到打下E點的過程中.重物下落的平均速度大小
.

『貳』 為了驗證平拋運動的小球在豎直方向上做自由落體運動,用如圖所示裝置進行實驗.小錘打擊彈性金屬片,A球

根據裝置圖可知,兩球由相同高度同時運動,A做平拋運動,B做自由落體運動,因此將同時落地,由於兩球同時落地,因此說明A、B在豎直方向運動規律是相同的,故根據實驗結果可知,平拋運動在豎直方向的分運動是自由落體運動,不需要兩球質量相等,要多次實驗,觀察現象,則應改變裝置的高度,多次實驗,故C正確,A、B、D錯誤.
故選:C.

『叄』 利用圖1中所示的裝置可以研究自由落體運動實驗中需要調整好儀器,接通打點計時器的電源,松開紙帶,使重

(1)電火花打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器,實驗室中的電火花計時器的工作電壓是220V,若交流電源的頻率為50Hz,則計時器將每隔0.02s打一次點,
(2)為了較小阻力對實驗的影響,在選擇重物時要選擇密度大的實心金屬球,故AC錯誤,B正確.
(3)該實驗中不需要測量質量,因此不需要天平,打點計時器能記錄重物運動時間,因此不需要秒錶,實驗中需要根據計數點之間的距離計算加速度的大小,故需要刻度尺,故AB錯誤,故C正確.
(4)根據勻變速直線運動中時間中點的速度等於該過程中的平均速度,有:
vC=

xBD
2T
=
0.334?0.02
0.2
=1.66m/s≈1.7m/s;
由題意可知:x1=2.0cm,x2=13.0-2.0=11cm,x3=33.4cm-13.0vm=20.4cm,x4=62.8cm-33.4cm=29.4cm
所以根據逐差法有:
△x=aT2,其中T=0.1s,故帶入數據解得:a=
xCE?xAB
(2T)2
=9.2m/s2
(5)實驗中重物不可避免的受到紙帶與限位孔之間的摩擦力以及空氣阻力的影響,因此實驗中所得到的重物下落的加速度值小於當地的重力加速度值.
故答案為:(1)220,交流,0.02;(2)B;(3)C;(4)9.2m/s2,1.7m/s;
(5)重錘下落過程中受空氣阻力.紙帶下落過程中受限位孔阻力.

『肆』 圖甲是「利用自由落體運動驗證機械能守恆」的實驗裝置.讓質量為m的重物自由下落,打出一條較為理想的紙

(1)若打點計時器沒有固定在豎直平面內,物體不可能做自由落體運動,在不能用此裝置驗證機械能守恆.
故答案為:豎直.
(2)開始記錄時,應先給打點計時器通電打點,然後再釋放重物,讓它帶著紙帶一同落下,如果先放開紙帶讓重物下落,再接通打點計時時器的電源,由於重物運動較快,不利於數據的採集和處理,會對實驗產生較大的誤差.故選B.
故答案為:B.
(3)物體做加速運動,紙帶上的點從左到右間距越來越大,因此重物相連接的是圖乙中紙帶的左端,打點周期為
1
f
,因此從打A點到打E點,重物運動的時間為
4
f

故答案為:左;
4
f

(4)根據重力勢能的定義式得:
重力勢能減小量:△E p =mgh=mg(s 1 +s 2
利用勻變速直線運動的推論得C點的速度為:
v C =
( s 2 + s 3 )
4T
=
f( s 2 + s 3 )
4

E K =
1
2
m
v 2C
=
m( s 2 + s 3 ) 2 f 2
32

實驗誤差的主要來源有:紙帶與打點計時器之間有摩擦;測量間隔距離有誤差;重物下落受到空氣阻力交流電頻率波動,長度測量,數據處理方法等.
故答案為:mg(s 1 +s 2 );
m( s 2 + s 3 ) 2 f 2
32
;空氣阻力,交流電頻率波動.

『伍』 利用圖中所示的裝置可以研究自由落體運動.實驗中需要調整好儀器,接通打點計時器的電源,松開紙帶,使重

(1)時間可以從紙帶直接得到,故需要刻度尺來測量長度;
(2)根據勻加速直線運動的特徵公式△x=aT2,有
(DE+EF+FG)-(AB+BC+CD)=9aT2
帶入數據得
a=

DG?AD
9T2
(0.5012?0.1959)?(0.1959?0.0314)
9×0.042
≈9.78m/s2
故答案為:(1)C,(2)9.67-9.94m/s2

『陸』 用圖中所示的裝置,用自由落體做「測定重力加速度」的實驗中,在紙帶上取得連續的清

先求相等時間內的各段位移:
S1=6.0-0=6.0cm
S2=12.5-6.0=6.5cm
S3=19.3-12.5=6.8cm
S4=26.5-19.3=7.2cm
S5=34.1-26.5=7.6cm
S6=42.1-34.1=8.0cm
打點計時器的時間T=0.02s
計算加速度的公式a=ΔS/T^2
用遂差法所以g=[(S6-S3)+(S5-S2)+(S4-S1)]/9T^2=9.72m/s^2

『柒』 某興趣小組利用自由落體運動測定重力加速度,實驗裝置如圖所示.傾斜的球槽中放有若干個小鐵球,閉合開關

(1)BD(2)9.4(3)增加小球下落的高度;多次重復實驗,結果取平均值.(其他答案只要合理也可)(4)可以消除Δt對實驗結果的影響,推導過程見解析.

『捌』 利用如圖甲所示的裝置可以研究自由落體運動. (1)在組裝實驗裝置時,應調整打點計時器的面板,使其面板

(1)在組裝實驗裝置時,應調整打點計時器的面板,使其面板平面在豎直平面內.打點計時器使用的電源應為低壓交流電源.
(2)根據運動學公式得:△x=at2
為了測試重物下落的加速度,還需要的實驗器材有:米尺,用來測量計數點之間的距離.
該實驗中等號的兩邊都有質量,可以約掉,所以不需要天平,通過打點計時器打點的時間間隔可以計算出計數點之間的時間間隔,所以也不需要秒錶.
故選:C.
(3)為了能打出符合要求的紙帶,同時提高紙帶的利用率,應在接通打點計時器的電源之後釋放紙帶.
(4)根據勻變速直線運動中時間中點的速度等於該過程中的平均速度,可以求出打紙帶上C點時小車的瞬時速度大小.
vC=

(x4-x2)f
2

根據勻變速直線運動的推論公式△x=aT2可以求出加速度的大小,
得:a=
(x5-x3)-(x3-x1)
4T2
=
1
4
f2(x5-2x3+x1
故答案為:(1)豎直平面;交流;(2)C;(3)之後;(4)
(x4-x2)f
2
1
4
f2(x5-2x3+x1

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