(2)用最小刻度为1mm的刻度尺测摆长,测量情况如图所示.O为悬挂点,球为匀质小球,从图中可知单摆的摆长为0.9970m.
(3)若用L表示摆长,T表示周期,那么重力加速度的表达式为g=
.
(4)考虑到单摆振动时空气浮力的影响后,学生甲说:“因为空气浮力与摆球重力方向相反,它对球的作用相当于重力加速度变小,因此振动周期变大.”学生乙说:“浮力对摆球的影响好像用一个轻一些的摆球做实验,因此振动周期不变”,这两个学生中A. A.甲的说法正确 B.乙的说法正确 C.两学生的说法都是错误的.
考点:用单摆测定重力加速度. 专题:实验题;单摆问题.
分析:(1)根据实验要求:小球的偏角α在很小(α<5°)时,小球的振动才近似看成简谐运动.在摆球经过最低点时开始计时,产生的时间误差较小.
(2)由刻度尺读出摆长,估计到0.0001m,注意摆长为悬点到球心间的距离. (3)根据单摆的周期公式变形得到单摆测重力加速度的表达式.
解答:解:(1)小球的偏角α在很小(α<5°)时,小球的振动才近似看成简谐运动.在摆球经过最低点时开始计时,产生的时间误差较小. 由秒表读出时间t=90+12.50s=102.50s,则单摆的周期为T=
s=2.01s;
(2)刻度尺的最小刻度为1mm,则由图乙读出悬点到球心之间的距离为0.9970m,则单摆摆长的测量值为L=0.9970m. (3)单摆的周期公式T=
得:g=
;
(4)考虑到单摆振动时空气浮力的影响后,物体不只受重力了,加速度也不是重力加速度,实际加速度要减小,因此振动周期变大,甲同学说法正确,故A正确; 故答案为:(1)偏角小于5°、低、2.01;(2)0.9970m;(3)g=
;(4)A
点评:常用仪器的读数要掌握,这是物理实验的基础.掌握单摆的周期公式,从而求解加速度,摆长、周期等物理量之间的关系.
12.气垫导轨是常用的一种实验仪器.它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫,使滑块悬浮在导轨上,滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦.我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨以及滑块A和B来验证动量守恒定律,实验装置如图所示(弹簧的长度忽略不计),采用的实验步骤如下:
a.用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB. b.调整气垫导轨,使导轨处于水平.
c.在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧,用电动卡销 锁定,静止放置在气垫导轨上. d.用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1.
e.按下电钮放开卡销,同时使记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作.当A、B滑块分别碰撞C、D挡板时停止计时,记下A、B分别到达C、D的运动时间t1和t2. (1)实验中还应测量的物理量是B的右端至D板的距离L2. (2)利用上述测量的实验数据,验证动量守恒定律的表达式是
,上式中
算得的A、B两滑块的动量大小并不完全相等,产生误差的原因是测量时间、距离等存在误差,由于阻力、气垫导轨不水平等造成误差.
考点:验证动量守恒定律;动量守恒定律. 专题:实验题.
分析:(1)要验证动量守恒定律需要知道物体的质量和速度,而速度可以用位移与时间的比值代替,故要测位移;
(2)利用vA=,VB=,即可将mAvA﹣mBVB=0,转化为mA﹣mB=0.
解答:解:(1)因系统水平方向动量守恒即mAvA﹣mBVB=0,由于系统不受摩擦,故滑块在水平方向做匀速直线运动故有:vA=理量是:B的右端至D板的距离L2.
(2)由(1)分析可知验证动量守恒定律的表达式是:mA
﹣mB
=0,根据表达式可知
,VB=
;即mA
﹣mB
=0,所以还要测量的物
造成误差的原因有:测量时间、距离等存在误差,由于阻力、气垫导轨不水平等造成误差等. 故答案为:(1)B的右端至D板的距离L2;(2)
,测量时间、距离等存
在误差,由于阻力、气垫导轨不水平等造成误差.(学生只要答对其中两点即可) 点评:该题中,并没有直接测量或求出滑块的速度,而是利用位移与时间的比值表示物体的速度.这是物理实验中常用的一种方法,要注意掌握.
13.如图为一滑梯的示意图,滑梯的长度AB为L=5.0m,倾角θ=37°.BC段为与滑梯平滑连接的水平地面.一个小孩从滑梯顶端A由静止开始滑下,离开B点后在地面上滑行了s=2.25m后停下.小孩与滑梯间的动摩擦因数为μ=0.3.不计空气阻力.取g=10m/s2.已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.求:
(1)小孩沿滑梯下滑时的加速度a的大小; (2)小孩滑到滑梯底端B时的速度v的大小; (3)小孩与地面间的动摩擦因数μ′.
考点:牛顿第二定律;匀变速直线运动的速度与位移的关系. 专题:牛顿运动定律综合专题.
分析:(1)小孩下滑过程中受到重力、滑梯的支持力和滑动摩擦力,根据牛顿第二定律求出加速度.
(2)小孩做匀加速直线运动,由速度位移关系公式小孩滑到滑梯底端B时的速度v的大小. (3)小孩在地面上滑行时,水平方向受到滑动摩擦力,做匀减速运动,知道位移、末速度和初速度,先由速度位移关系式求出加速度,再由牛顿第二定律求出动摩擦因数μ′. 解答:解:(1)小孩受力如图所示 由牛顿运动定律,得mgsin θ﹣μFN=ma, FN﹣mgcosθ=0 解得a=g(sin θ﹣μcos θ)=3.6 m/s2 (2)由v2=2aL,得到v=6 m/s (3)小孩在水平面上滑行时, 由匀变速直线运动,得0﹣v2=2a′s 又由牛顿第二定律得μ′mg=ma′ 代入解得μ′=0.8
答:(1)小孩沿滑梯下滑时的加速度a的大小为3.6m/s2; (2)小孩滑到滑梯底端B时的速度v的大小为6m/s; (3)小孩与地面间的动摩擦因数μ′=0.8.
点评:牛顿定律常常用来解决动力学两类问题,一类是已知受到受力情况确定运动情况,另一类是根据运动情况研究受力情况.加速度是联系力和运动的桥梁,是必求的量.
14.2007年10月24日,我国“嫦娥一号”探月卫星成功发射.“嫦娥一号”卫星开始绕地球做椭圆轨道运动,经过变轨、制动后,成为一颗绕月球做圆轨道运动的卫星.设卫星距月球表面的高度为h,做匀速圆周运动的周期为T.已知月球半径为R,引力常量为G.求: (1)月球的质量M;
(2)月球表面的重力加速度g; (3)月球的密度ρ.
考点:万有引力定律及其应用;人造卫星的加速度、周期和轨道的关系.
专题:万有引力定律在天体运动中的应用专题.
分析:研究“嫦娥一号”绕月球做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,列出等式求出中心体的质量.
忽略月球自转的影响,根据万有引力等于重力列出等式. 根据密度的公式进行求解.
解答:解:(1)研究“嫦娥一号”绕月球做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,列出等式:
得:
(2)忽略月球自转的影响,根据万有引力等于重力列出等式: 月球表面:
=mg
(3)
得:
答:(1)月球的质量M是;
(2)月球表面的重力加速度g是;
(3)月球的密度ρ是.
点评:向心力的公式选取要根据题目提供的已知物理量或所求解的物理量选取应用. 运用万有引力提供向心力列出等式.
万有引力定律得应用要结合圆周运动的知识解决问题.