20.17世紀(jì)初,伽利略在研究中發(fā)現(xiàn)了“擺球的等高性”如圖是他當(dāng)時研究的裝置示意圖(叫伽利略擺).將小鐵球拉到一定高度,然后釋放,觀察小球能擺多高,在哪個位置速度最大,在鐵架上再加一個細(xì)桿(細(xì)桿不低于小球釋放的高度),使得小球運(yùn)動到最低點時,懸掛小球的細(xì)線被細(xì)桿擋。畬⑿∏蚶脚c先前同樣的高度,然后釋放,觀察小球能擺多高,在哪個位置速度最大.做伽利略實驗,你觀察到的結(jié)果是什么?先嘗試用牛頓運(yùn)動定律進(jìn)行解釋,再用《追尋守恒量》一節(jié)中學(xué)習(xí)的知識進(jìn)行解釋.

分析 明確小球擺動中的現(xiàn)象,再分別根據(jù)牛頓第二定律和機(jī)械能守恒定律進(jìn)行分析,從而得出合理的解釋;注意桿在運(yùn)動過程中不會影響能量.

解答 解:觀察的結(jié)果是不管放不放桿,細(xì)桿的位置如何上下變化,小球擺起的高度都相同,小球在最低點時的速度最大.
用牛頓運(yùn)動定律解釋:小球從最高點下降時重力沿切線方向的分力產(chǎn)生的加速度方向與運(yùn)動方向相同,速度增大,小球從最低點向上運(yùn)動時重力沿切線方向上的分力產(chǎn)生的分加速度方向與運(yùn)動方向相反,速度減小,故在最低點時的速度最大;
根據(jù)能量守恒的觀點分析,小球運(yùn)動過程中動能和重力勢能相互轉(zhuǎn)化,總能量不變,最高點動能為零,重力勢能最大;而在最低點重力勢能最小,動能最大.

點評 本題考查機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用,要注意明確在只有重力做功的情況下,只會發(fā)生動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化,但總量是保持不變的.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

10.某實驗小組利用100g重錘和如圖a所示裝置來驗證機(jī)械能守恒定律;已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=9.80m/s2
(1)對于該實驗,以下說法正確的是:AB
A、實驗時,應(yīng)該先閉合電源再松開紙帶
B、需要的實驗器材有刻度尺、低壓交流電源,而不需要秒表.
C、若某點距初始下落點間距為h,則該點的速度可以用v=$\sqrt{2gh}$計算
D、實驗時只要點跡清晰,就可以運(yùn)用公式mg△h=$\frac{1}{2}$mv2來驗證機(jī)械能守恒.
E、在做勻速圓周運(yùn)動的“天宮一號飛船”中,可以用該裝置來驗證機(jī)械能守恒定律
(2)若采用作圖法來驗證機(jī)械能守恒定律,如果以$\frac{{v}^{2}}{2}$為縱軸,以h(h為各點到初始點O的距離)為橫軸,單位采用國際單位,畫出$\frac{{v}^{2}}{2}$-h圖象,理論上圖象的斜率表示當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋惩瑢W(xué)實際操作過程中做出如圖(b)的圖象,則該同學(xué)實驗過程中存在平均阻力大小約為0.02N.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

11.在光滑水平面上,原來靜止的物體在水平力F作用下,經(jīng)過時間t后,動量為p,動能為Ek;若該物體在此光滑水平面上由靜止出發(fā),仍在水平力F的作用下,則經(jīng)過時間2t后物體的( 。
A.動量為4pB.動量為$\sqrt{2}$pC.動能為4EkD.動能為2Ek

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

8.質(zhì)量為2kg的一小鋼球做自由落體運(yùn)動,重力加速度為g=10m/s2,求:
(1)下落2秒內(nèi),重力勢能的變化大小.
(2)2秒內(nèi)重力的平均功率.
(3)第2秒末重力的瞬時功率.

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

15.如圖所示,半徑為r的轉(zhuǎn)盤固定在水平桌面上,可繞過圓心O的豎直軸轉(zhuǎn)動;一根長為l的輕繩的一端系質(zhì)量為m的小球,另一端固定在轉(zhuǎn)盤的邊緣上,繩子繃直時與桌面平行.當(dāng)轉(zhuǎn)盤以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動時,繩子不會纏繞在轉(zhuǎn)盤上,小球在桌面上做勻速圓周運(yùn)動,在運(yùn)動過程中繩子與轉(zhuǎn)盤的邊緣相切,不計空氣阻力,下列判斷正確的是( 。
A.小球做圓周運(yùn)動的線速度的大小v=ωl
B.小球做圓周運(yùn)動的線速度的大小v=ω$\sqrt{{r}^{2}+{l}^{2}}$
C.繩對小球的拉力大小為FT=mω2$\sqrt{{l}^{2}+{r}^{2}}$
D.繩對小球的拉力大小為FT=$\frac{m{ω}^{2}({l}^{2}+{r}^{2})}{l}$

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

5.用頻率為v的光照射金屬表面所產(chǎn)生的光電子垂直進(jìn)入磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中作勻速圓周運(yùn)動時,其最大半徑為R,電子質(zhì)量為m,電量為e,則金屬表面光電子的逸出功為$hv-\frac{{e}^{2}{B}^{2}{R}^{2}}{2m}$.

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

12.某人以速度v1=4m/s將一小球拋出,小球落地時的速度為v2=8m/s,求小球剛被拋出時的高度h.(g取10m/s2,不計空氣阻力)

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

9.如圖,某小球從O點以初速度v0斜向上拋出,初速度方向與水平方向的夾角為θ,以O(shè)點為坐標(biāo)原點在豎直平面內(nèi)建立坐標(biāo)系,x軸沿v0方向,y軸沿與v0垂直的方向,不計空氣阻力,將小球的運(yùn)動沿x軸和y軸分解,則(  )
A.小球沿x軸方向作初速度為v0,加速度大小為gcosθ的勻變速運(yùn)動
B.小球沿y軸方向作初速度為0,加速度大小為gsinθ的勻加速直線運(yùn)動
C.小球從拋出后經(jīng)過時間$\frac{2{v}_{0}}{gsinθ}$到達(dá)y軸
D.小球到達(dá)y軸時速度的大小為v0$\sqrt{1+4ta{n}^{2}θ}$

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

10.如圖所示的部分紙帶記錄了“測定勻變速直線運(yùn)動的加速度”實驗小車勻加速運(yùn)動的情況,已知按打點先后記錄的各計數(shù)點A、B、C、D之間的時間間隔相同,AB=13.0cm,BC=19.0cm,CD=25.0cm,打B點時小車運(yùn)動的速度大小為0.8m/s,則A與B之間的時間間隔為△T=0.2S,小車運(yùn)動的加速度大小是1.5m/s2,方向向左(填左或右).

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