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小明在實(shí)驗(yàn)室看到一科學(xué)玩具——牛頓擺,如圖1甲所示,它由支架、細(xì)線和5個(gè)完全相同的鋼球組成,每個(gè)鋼球通過(guò)兩根無(wú)彈性細(xì)線固定在支架上,并緊挨著排列在同一水平直線上。拉起最左側(cè)的鋼球,釋放后,它像單擺一樣向右擺動(dòng)撞擊相鄰鋼球,僅把最右側(cè)的鋼球撞出,其他球幾乎靜止不動(dòng)。
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這引發(fā)了小明的思考:為什么碰撞后僅有一個(gè)球擺動(dòng),而其余球仍然保持靜止?于是他提出問(wèn)題:被撞而擺動(dòng)的鋼球數(shù)量與哪些因素有關(guān)?接著他作出以下猜想:
Ⅰ.可能與撞擊球撞擊時(shí)的速度大小有關(guān)
Ⅱ.可能與撞擊球的數(shù)量多少有關(guān)
將牛頓擺等效為單擺模型,如圖1乙所示是一個(gè)鋼球撞擊其它鋼球的情形,五個(gè)鋼球自左向右標(biāo)為A~E球。若不考慮能量損失,請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)將A球作為撞擊球拉至一定的高度(保持細(xì)線繃直),釋放后,A球向右擺動(dòng)過(guò)程中,將
重力勢(shì)
重力勢(shì)
能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能;
(2)探究猜想Ⅰ時(shí),為了改變撞擊球撞擊時(shí)的速度,你的操作辦法是:
將A球拉至不同的高度由靜止釋放
將A球拉至不同的高度由靜止釋放
。釋放后,當(dāng)鋼球發(fā)生碰撞時(shí),僅有E球被撞出,由此可判斷:被撞而擺動(dòng)的鋼球數(shù)量與撞擊球的速度
無(wú)關(guān)
無(wú)關(guān)
(選填:“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”);
(3)通過(guò)上述實(shí)驗(yàn),小明還是不明白為什么僅有一個(gè)球被撞出,于是他向老師請(qǐng)教,老師說(shuō):牛頓擺的鋼球間發(fā)生碰撞時(shí),撞擊球的速度被大小不變地依次“傳遞”給下一個(gè)球,所以最終只有一個(gè)鋼球被撞出。根據(jù)老師的講解,小明繼續(xù)探究猜想Ⅱ,將A、B兩球作為撞擊球緊挨著拉起一定高度后同時(shí)釋放,A、B球向右擺動(dòng)并與C球相撞,則此時(shí)可觀察到的現(xiàn)象是如圖2中的
(選填:“甲”、“乙”或“丙”)。

【考點(diǎn)】單擺的應(yīng)用
【答案】重力勢(shì);將A球拉至不同的高度由靜止釋放;無(wú)關(guān);乙
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布:2024/8/18 0:0:1組卷:60引用:2難度:0.4
相似題
  • 菁優(yōu)網(wǎng)1.通過(guò)進(jìn)一步觀察,伽利略發(fā)現(xiàn):不論擺動(dòng)的幅度大些還是小些,完成一次擺動(dòng)的時(shí)間(即擺動(dòng)周期)是一樣的,這在物理學(xué)中叫做“擺的等時(shí)性”原理,各種機(jī)械擺鐘都是根據(jù)這個(gè)原理制作的。
    著名物理學(xué)家伽利略在比薩大學(xué)讀書時(shí),對(duì)擺動(dòng)規(guī)律的探究,是他第一個(gè)重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn),有一次他發(fā)現(xiàn)教堂上的吊燈因?yàn)轱L(fēng)吹不停地?cái)[動(dòng),盡管吊燈的擺動(dòng)幅度越來(lái)越小,但每一次擺動(dòng)的時(shí)間似乎相等。
    后來(lái),伽利略又把不同質(zhì)量的鐵球系在繩端做擺錘進(jìn)行實(shí)驗(yàn),他通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)了擺的一系列規(guī)律。
    小芳對(duì)“伽利略對(duì)擺動(dòng)的研究”很感興趣,于是仿照伽利略的做法利用如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),她先測(cè)出了擺線的懸掛點(diǎn)O到鐵球球心的距離L,擺動(dòng)過(guò)程中擺線長(zhǎng)度不變,并將此定義為擺長(zhǎng)L,然后將鐵球拉倒左側(cè)最高點(diǎn),釋放小球,使小球來(lái)回?cái)[動(dòng),再測(cè)出了擺球擺動(dòng)30次所用的時(shí)間,進(jìn)而算出擺球擺動(dòng)一次所用時(shí)間。小芳猜想這一時(shí)間可能與擺球的質(zhì)量m和擺長(zhǎng)L有關(guān),她做探究擺動(dòng)一次所用的時(shí)間與擺長(zhǎng)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表:

    次數(shù)
    擺線長(zhǎng)
    L/m
    擺動(dòng)30次的時(shí)間/s 擺動(dòng)1次
    時(shí)間/s
    1 0.25 30.0 1.0
    2 0.50 42.6 1.4
    3 0.75 52.1 1.7
    4 1.00 60.0 2.0
    5 2.00 85.1 2.8
    (1)小芳用鐵球制成擺,把鐵球拉倒不同高度,位置越高,鐵球的
    能越大,若不考慮空氣阻力和其他能量損失,鐵球會(huì)一直擺動(dòng)下去,擺動(dòng)過(guò)程中鐵球的
    能保持不變。
    (2)不論擺動(dòng)的幅度大些還是小些,完成一次擺動(dòng)的時(shí)間是一樣的,這在物理學(xué)中叫做擺的
    性。小芳在實(shí)驗(yàn)中擺球擺動(dòng)的幅度可以用
    來(lái)表示。
    (3)小芳在探究一次所用的時(shí)間T與擺長(zhǎng)L關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中,下列做法中必須的是

    A.控制擺長(zhǎng)L保持不變 B.控制擺動(dòng)的幅度保持不變
    C.控制擺球的質(zhì)量保持不變 D.控制擺動(dòng)30次的時(shí)間保持不變
    (4)小芳在實(shí)驗(yàn)中用到的測(cè)量工具有
    。
    (5)分析表中數(shù)據(jù)可知,擺球擺動(dòng)一次所用的時(shí)間T隨著擺長(zhǎng)L的增大而
    ,T很可能與
    成正比。

    發(fā)布:2024/10/27 17:0:2組卷:73引用:1難度:0.1
  • 菁優(yōu)網(wǎng)2.小剛同學(xué)正在游樂(lè)場(chǎng)觀察一位小朋友蕩秋千,他注意到:小朋友在來(lái)回?cái)[動(dòng)時(shí),每一次擺動(dòng)的時(shí)間似乎相等。
    為了驗(yàn)證這個(gè)猜想是否正確,小剛同學(xué)用一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)?zāi)M了小朋友蕩秋千的過(guò)程,用秒表測(cè)量了每一次擺動(dòng)所用的時(shí)間,發(fā)現(xiàn)確實(shí)相等。他感到非常好奇和驚喜,把這個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)論告訴了在同一物理學(xué)習(xí)小組的小明、小紅。他們又查閱了有關(guān)的物理資料,了解到如圖1所示的裝置叫單擺。單擺來(lái)回?cái)[動(dòng)一次,即A→B→C→B→A所用的時(shí)間,叫做單擺的周期。他們所發(fā)現(xiàn)的每擺動(dòng)一次所用的時(shí)間相等的規(guī)律,伽利略300多年前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了,叫做“擺的等時(shí)性原理”,人們還利用這個(gè)原理制造了擺鐘。
    小明又提出:一個(gè)單擺每次擺動(dòng)所用的時(shí)間相等,是不是所有的單擺周期都相等呢?
    于是,他們又制作了各種各樣的單擺。擺球質(zhì)量有大的,有小的;擺線有長(zhǎng)的,有短的…通過(guò)多次測(cè)量他們發(fā)現(xiàn),不同單擺的周期常常不相等。那么單擺的周期跟什么因素有關(guān)呢?他們根據(jù)各種單擺擺動(dòng)的情況猜測(cè):?jiǎn)螖[的周期可能跟擺球的質(zhì)量、擺線的長(zhǎng)度及開始時(shí)擺球的高度有關(guān)。為了驗(yàn)證這些猜想是否正確,他們?cè)O(shè)計(jì)并進(jìn)行了下面的三組實(shí)驗(yàn):
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    仔細(xì)觀察圖中給出的信息,你知道他們每一組實(shí)驗(yàn)的目的是什么嗎?通過(guò)每一組實(shí)驗(yàn)可以得出什么結(jié)論?
    第(1)組:研究目的
     
    ;結(jié)論
     

    第(2)組:研究目的
     
    ;結(jié)論
     

    第(3)組:研究目的
     
    ;結(jié)論
     
    。
    生活中常見利用擺的等時(shí)性制造的擺鐘,擺的下端有一個(gè)可上下調(diào)動(dòng)的螺母,調(diào)節(jié)它,可以調(diào)節(jié)鐘表的快慢。如果鐘表慢了,應(yīng)怎樣調(diào)節(jié)?請(qǐng)你說(shuō)說(shuō)其中的道理。

    發(fā)布:2024/10/27 17:0:2組卷:24引用:1難度:0.5
  • 3.閱讀短文,回答問(wèn)題:
    單擺 用一根長(zhǎng)度不變、質(zhì)量可忽略不計(jì)的細(xì)線懸掛一個(gè)小球,在重力作用從一定的高度在豎直平面內(nèi)作周期運(yùn)動(dòng),就成為單擺。如圖甲所示,小球在A、B之間來(lái)回?cái)[動(dòng),從繩的上端到小球球心的距離叫擺長(zhǎng),用l表示,單位:米。
    單擺在擺動(dòng)過(guò)程中速度會(huì)發(fā)生變化,向下擺動(dòng)速度會(huì)增大,向上擺動(dòng)速度會(huì)減小。
    單擺來(lái)回?cái)[動(dòng)一次的時(shí)間叫做周期,用T表示,單位:秒。由于單擺來(lái)回?cái)[動(dòng)一次的時(shí)間較短,直接測(cè)量誤差較大。意大利物理學(xué)家伽利略發(fā)現(xiàn):在一定的范圍內(nèi),不論擺動(dòng)的幅度多大,單擺完成一次擺動(dòng)的時(shí)間總相同,即擺的等時(shí)性原理。因此,通過(guò)測(cè)量單擺來(lái)回?cái)[動(dòng)多次的時(shí)間,再計(jì)算出來(lái)回?cái)[動(dòng)一次的時(shí)間,可提高周期測(cè)量的準(zhǔn)確性。
    小明在某次實(shí)驗(yàn)中探究了周期T與擺長(zhǎng)l的關(guān)系,獲得的數(shù)據(jù)如下表所示:
    實(shí)驗(yàn)次數(shù)12345678
    擺長(zhǎng)l/m0.300.400.500.60.700.800.901.00
    周期T/s1.11.31.41.51.71.81.92.0
    周期平方T2/s21.21.62.02.32.93.23.64.0
    擺鐘(如圖乙所示)、蕩秋千等就是生活中的單擺。
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    (1)從表中數(shù)據(jù)可知,單擺的擺長(zhǎng)l越長(zhǎng),周期T越
    (長(zhǎng)/短)。
    (2)請(qǐng)根據(jù)表中數(shù)據(jù),在圖丙中作出單擺周期的平方T2與擺長(zhǎng)l的關(guān)系圖象。
    (3)關(guān)于單擺,下列說(shuō)法正確的是
    。
    A.小球在擺動(dòng)的過(guò)程中運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變
    B.小球從A擺向B的過(guò)程中,經(jīng)過(guò)E點(diǎn)速度小于經(jīng)過(guò)F點(diǎn)的速度
    C.在一定的范圍內(nèi),若將小球拉到更高的位置由靜止釋放,則擺動(dòng)的周期會(huì)變長(zhǎng)
    D.若家里的擺鐘慢了,可通過(guò)縮短擺長(zhǎng)進(jìn)行校正
    (4)圖甲中當(dāng)小球擺到最高點(diǎn)B時(shí),速度為0,此時(shí)小球
    (是/不是)處于平衡狀態(tài),你的理由是
    。
    (5)圖甲中,當(dāng)小球從A擺向B的過(guò)程中,經(jīng)過(guò)F點(diǎn)時(shí),剪斷細(xì)后,則小球?qū)⒀厝鐖D中的哪條路徑繼續(xù)運(yùn)動(dòng)?(不計(jì)空氣阻力)
    。
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    發(fā)布:2024/10/27 17:0:2組卷:49引用:1難度:0.5
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