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实验:探究小车速度随时间变化的规律
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㈠(1)某学生用螺旋测微器在测定某一金属丝的直径时,测得的结果如下图1所示,则该金属丝的直径d=______mm.另一位学生用游标尺上标有20等分刻度的游标卡尺测一工件的长度,测得
网友投稿 2022-07-30 00:00:00 互联网
◎ 题目
㈠(1)某学生用螺旋测微器在测定某一金属丝的直径时,测得的结果如下图1所示,则该金属丝的直径d=______mm.另一位学生用游标尺上标有20等分刻度的游标卡尺测一工件的长度,测得的结果如图所2示,则该工件的长度L=______cm.
(2)如图3是某同学用打点计时器做的“研究小车的匀变速直线运动”实验时打出的一条纸带,A、B、C、D、E为该同学在纸带上选的计数点,相邻计数点间还有4个点未画出.
由图3可知:打点计时器打下D点时小车的瞬时速度为______m/s,小车的加速度为______ m/s
2
㈡、为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞(碰撞过程中没有机械能损失),某同学选取了两个体积相同,质量不等的小球,按下述步骤做了如下实验:
①用天平测出两小球的质量分别为m
1
和m
2
,且 m
1
>m
2
②按照如图4所示的那样,安装好实验装置.将斜槽AB固定在桌边,使槽的末端点的切线水平.并与斜面BC连接在斜槽末端.
③先不放小球m
2
,让小球m
1
从斜槽顶端A处由静止开始滚下,记下小球在斜面上的落点位置.
④将小球m
2
放在斜槽前端边缘处,让小球m
1
从斜槽顶端A处滚下,使它们发生碰撞.记下小球m
1
和小球m
2
在斜面上的落点置.
⑤用毫米刻度尺量出各落点位置到斜槽末端点B的距离.图4中D、E、F点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置,到B点的距离分别为L
D
,L
E
,L
F
.
根据该同学的实验,回答下列问题:
(1)小球m
1
与m
2
发生碰撞后,m
1
的落点是图中的点______,m
2
的落点是图中的点______.
(2)用测得的物理量来表示,只要满足关系式______,则说明碰撞中动量是守恒的.
(3)用测得的物理量来表示,只要再满足关系式______,则说明两小球的碰撞时弹性碰撞.
◎ 答案
(一)(1)由图1所示螺旋测微器可知,螺旋测微器的固定刻度示数是3mm,
可动刻度示数是20.6×0.01mm=0.206mm,螺旋测微器的示数是3mm+0.206mm=3.206mm;
由图2所示游标卡尺可知,主尺示数是5cm,游标尺示数是3×0.05mm=0.15mm=0.015cm,
则游标卡尺的示数是5cm+0.015cm=5.015cm.
(2)由图3可知:s
CE
=s
AE
-s
AC
=120.0mm-52.0mm=68mm=0.068m,
则在D点时小车的瞬时速度v
D
=
s
CE
t
CE
=
0.068m
0.1s×2
=0.34m/s;
由图3可知:s
DE
=s
AE
-s
AD
=120.0mm-84.0mm=36mm=0.036m,
s
CD
=s
AD
-s
AC
=84.0mm-52.0mm=32.0mm=0.032m,
小车的加速度a=
s
DE
-
s
CD
t
2
=
0.036m-0.032m
(0.1s
)
2
=0.4m/s
2
;
(二)(1)m
1
与m
2
相撞后,m
2
的速度增大,m
1
的速度减小,m
1
的速度小于m
2
的速度,它们都做平抛运动,
m
1
的水平位移小于m
2
的水平位移,因此E点是碰前m
1
的落地点,D是碰后m
1
的落地点,F是碰后m
2
的落地点.
(2)设斜面BC的倾角是θ,小球离开斜槽AB后做平抛运动;
碰前小球m
1
的落地点是E,它的水平位移x
1
=L
E
cosθ=v
1
t
1
,
竖直位移y
1
=L
E
sinθ=
1
2
gt
1
2
,解得v
1
=L
E
cosθ
g
2
L
E
sinθ
;
碰后小球m
1
的落地点是D,它的水平位移x
1
′=L
D
cosθ=v
1
′t
1
′,
竖直位移y
1
′=L
D
′sinθ=
1
2
gt
1
2
,解得v
1
′=L
D
cosθ
g
2
L
D
sinθ
;
碰后小球m
2
的落地点是F,它的水平位移x
2
=L
F
cosθ=v
2
t
2
,
竖直位移y
2
′=L
F
sinθ=
1
2
gt
2
′
2
,解得v
2
′=L
F
cosθ
g
2
L
F
sinθ
;
如果m
1
v
1
=m
1
v
1
′+m
2
v
2
′,m
1
L
E
cosθ
g
2
L
E
sinθ
=m
1
L
D
cosθ
g
2
L
D
sinθ
+m
2
L
F
cosθ
g
2
L
F
sinθ
,
即当m
1
L
E
=m
1
L
D
+m
2
L
F
时,说明碰撞中动量是守恒的.
如果
1
2
m
1
v
1
2
=
1
2
m
1
v
1
′
2
+
1
2
m
2
v
2
′
2
,即当m
1
L
E
=m
1
L
D
+m
2
L
F
时,说明两小球的碰撞时弹性碰撞.
故答案为:(一)(1)3.206;5.015;(2)0.34;0.4;
(二)(1)D;F;(2)m
1
L
E
=m
1
L
D
+m
2
L
F
;(3)m
1
L
E
=m
1
L
D
+m
2
L
F
.
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析,试题“㈠(1)某学生用螺旋测微器在测定某一金属丝的直径时,测得的结果如下图1所示,则该金属丝的直径d=______mm.另一位学生用游标尺上标有20等分刻度的游标卡尺测一工件的长度,测得…”主要考查了你对 【实验:探究小车速度随时间变化的规律】,【实验:验证动量守恒定律】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。
http://www.00-edu.com/html/202207/223190.html
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