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自由落体模拟实验的装置

发布时间:2021-10-12 22:00:59

『壹』 如图甲所示为用打点计时器探究自由落体运动的实验装置.在实验中打出如图乙所示的一条纸带,由于开始的几

根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,可以求出打纸带上C点时小车的瞬时速度大小.
vC=

0.0803+0.0764
2×0.02
=3.92m/s
根据匀变速直线运动的推论公式△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
从打点计时器打下A点到打下E点的过程中.重物下落的平均速度大小
.

『贰』 为了验证平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动,用如图所示装置进行实验.小锤打击弹性金属片,A球

根据装置图可知,两球由相同高度同时运动,A做平抛运动,B做自由落体运动,因此将同时落地,由于两球同时落地,因此说明A、B在竖直方向运动规律是相同的,故根据实验结果可知,平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动,不需要两球质量相等,要多次实验,观察现象,则应改变装置的高度,多次实验,故C正确,A、B、D错误.
故选:C.

『叁』 利用图1中所示的装置可以研究自由落体运动实验中需要调整好仪器,接通打点计时器的电源,松开纸带,使重

(1)电火花打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,实验室中的电火花计时器的工作电压是220V,若交流电源的频率为50Hz,则计时器将每隔0.02s打一次点,
(2)为了较小阻力对实验的影响,在选择重物时要选择密度大的实心金属球,故AC错误,B正确.
(3)该实验中不需要测量质量,因此不需要天平,打点计时器能记录重物运动时间,因此不需要秒表,实验中需要根据计数点之间的距离计算加速度的大小,故需要刻度尺,故AB错误,故C正确.
(4)根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,有:
vC=

xBD
2T
=
0.334?0.02
0.2
=1.66m/s≈1.7m/s;
由题意可知:x1=2.0cm,x2=13.0-2.0=11cm,x3=33.4cm-13.0vm=20.4cm,x4=62.8cm-33.4cm=29.4cm
所以根据逐差法有:
△x=aT2,其中T=0.1s,故带入数据解得:a=
xCE?xAB
(2T)2
=9.2m/s2
(5)实验中重物不可避免的受到纸带与限位孔之间的摩擦力以及空气阻力的影响,因此实验中所得到的重物下落的加速度值小于当地的重力加速度值.
故答案为:(1)220,交流,0.02;(2)B;(3)C;(4)9.2m/s2,1.7m/s;
(5)重锤下落过程中受空气阻力.纸带下落过程中受限位孔阻力.

『肆』 图甲是“利用自由落体运动验证机械能守恒”的实验装置.让质量为m的重物自由下落,打出一条较为理想的纸

(1)若打点计时器没有固定在竖直平面内,物体不可能做自由落体运动,在不能用此装置验证机械能守恒.
故答案为:竖直.
(2)开始记录时,应先给打点计时器通电打点,然后再释放重物,让它带着纸带一同落下,如果先放开纸带让重物下落,再接通打点计时时器的电源,由于重物运动较快,不利于数据的采集和处理,会对实验产生较大的误差.故选B.
故答案为:B.
(3)物体做加速运动,纸带上的点从左到右间距越来越大,因此重物相连接的是图乙中纸带的左端,打点周期为
1
f
,因此从打A点到打E点,重物运动的时间为
4
f

故答案为:左;
4
f

(4)根据重力势能的定义式得:
重力势能减小量:△E p =mgh=mg(s 1 +s 2
利用匀变速直线运动的推论得C点的速度为:
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

实验误差的主要来源有:纸带与打点计时器之间有摩擦;测量间隔距离有误差;重物下落受到空气阻力交流电频率波动,长度测量,数据处理方法等.
故答案为:mg(s 1 +s 2 );
m( s 2 + s 3 ) 2 f 2
32
;空气阻力,交流电频率波动.

『伍』 利用图中所示的装置可以研究自由落体运动.实验中需要调整好仪器,接通打点计时器的电源,松开纸带,使重

(1)时间可以从纸带直接得到,故需要刻度尺来测量长度;
(2)根据匀加速直线运动的特征公式△x=aT2,有
(DE+EF+FG)-(AB+BC+CD)=9aT2
带入数据得
a=

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

『陆』 用图中所示的装置,用自由落体做“测定重力加速度”的实验中,在纸带上取得连续的清

先求相等时间内的各段位移:
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
打点计时器的时间T=0.02s
计算加速度的公式a=ΔS/T^2
用遂差法所以g=[(S6-S3)+(S5-S2)+(S4-S1)]/9T^2=9.72m/s^2

『柒』 某兴趣小组利用自由落体运动测定重力加速度,实验装置如图所示.倾斜的球槽中放有若干个小铁球,闭合开关

(1)BD(2)9.4(3)增加小球下落的高度;多次重复实验,结果取平均值.(其他答案只要合理也可)(4)可以消除Δt对实验结果的影响,推导过程见解析.

『捌』 利用如图甲所示的装置可以研究自由落体运动. (1)在组装实验装置时,应调整打点计时器的面板,使其面板

(1)在组装实验装置时,应调整打点计时器的面板,使其面板平面在竖直平面内.打点计时器使用的电源应为低压交流电源.
(2)根据运动学公式得:△x=at2
为了测试重物下落的加速度,还需要的实验器材有:米尺,用来测量计数点之间的距离.
该实验中等号的两边都有质量,可以约掉,所以不需要天平,通过打点计时器打点的时间间隔可以计算出计数点之间的时间间隔,所以也不需要秒表.
故选:C.
(3)为了能打出符合要求的纸带,同时提高纸带的利用率,应在接通打点计时器的电源之后释放纸带.
(4)根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,可以求出打纸带上C点时小车的瞬时速度大小.
vC=

(x4-x2)f
2

根据匀变速直线运动的推论公式△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
故答案为:(1)竖直平面;交流;(2)C;(3)之后;(4)
(x4-x2)f
2
1
4
f2(x5-2x3+x1

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