籃球運動員傳球時,籃球撞擊地面后能準確反彈到遠處隊友手中,小明覺得好奇:籃球擊地面后,反彈方向與哪些因素有關呢?與同學討論后,他們覺得可以用彈性小球代替籃球,對小球撞擊水平地面后的反彈方向進行探究,并提出了三種猜想。
猜想1:與小球撞擊地面前是否旋轉有關;
猜想2:與小球撞擊地面時的入射方向有關;
猜想3:與地面的粗糙程度有關。
(1)對于猜想1,聯(lián)想到旋轉的乒乓球打到球臺后,反彈的路線發(fā)生明顯變化,由此判斷猜想1是
正確
正確
的。
(2)為驗證猜想2和3,同學們設計了如圖甲所示的裝置,每次都讓彈性小球從壓縮了相同長度的彈簧的下端,由靜止彈出并撞擊地面,分別改變地面的粗糙程度和小球的入射方向與地面的夾角α,測出小球撞擊地面后的反彈方向與地面的夾角β,記錄數據如表。
夾角α |
20.0° |
30.0° |
45.0° |
60.0° |
70.0° |
夾角β |
玻璃地面 |
25.5° |
34.7° |
49.2° |
63.5° |
72.8° |
木板地面 |
28.6° |
37.3° |
51.6° |
65.4° |
74.1° |
水泥地面 |
30.9° |
39.2° |
53.9° |
67.5° |
76.6° |
①對猜想2,分析數據可得β與α的定性關系是:
當地面的粗糙程度一定時,小球的入射方向與地面的夾角α越大,小球撞擊地面后的反彈方向與地面的夾角β就越大
當地面的粗糙程度一定時,小球的入射方向與地面的夾角α越大,小球撞擊地面后的反彈方向與地面的夾角β就越大
,說明該猜想是正確的。
②對猜想3,小虎認為:表中α一定時,各次測得的β不等,這是由測量誤差引起的,所以猜想3是錯誤的。同學們不贊成小虎的觀點,理由是
如果是由誤差引起的,則不管地面的粗糙程度如何變化,小球撞擊地面后的反彈方向與地面的夾角β可能偏大也可能偏小,但分析表中數據發(fā)現(xiàn),當小球的入射方向與地面的夾角a一定時,接觸面越粗糙,小球撞擊地面后的反彈方向與地面的夾角β越大,說明β是受接觸面粗程度的影響,而不是誤差造成的
如果是由誤差引起的,則不管地面的粗糙程度如何變化,小球撞擊地面后的反彈方向與地面的夾角β可能偏大也可能偏小,但分析表中數據發(fā)現(xiàn),當小球的入射方向與地面的夾角a一定時,接觸面越粗糙,小球撞擊地面后的反彈方向與地面的夾角β越大,說明β是受接觸面粗程度的影響,而不是誤差造成的
。
(3)用每隔
s曝光一次的頻閃照相機拍攝到某次小球從地面O位置反彈至D位置的照片,如圖乙所示。
①用毫米刻度尺測出圖乙中小球在O、D兩位置時球心間距為
3.20
3.20
cm;小球上標有“直徑4cm”字樣,請估測小球從O運動至D的平均速度為
3.2
3.2
m/s。
②小球是從圖乙中的
C
C
(選填“A”、“B”或“C”)位置開始入射的。
(4)同學們分析:當α一定時,地面越光滑,β值與α越接近,由此推理,如果地面沒有摩擦,則β與α應相等,請寫出一個用此思想方法研究問題的實例
探究阻力對物體運動的影響
探究阻力對物體運動的影響
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