体育课上,小明在同位置用相同的力多次将足球踢出,发现足球斜向上飞出的角度越大,球运动得越高,但并不能运动得越远,这是什么原因呢?
小明向老师请教,老师说:这是常见的种抛体运动,将足球以一定的速度向斜上方踢出,足球所做的运动叫做斜抛运动,其运动轨迹如图甲所示。足球起始运动方向与水平方向的夹角叫做抛射角,抛出点到落地点的水平距离叫做射程,射程与抛出速度和抛射角的大小有关。
若不计空气阻力,请回答下列问题:
(1)足球的质量是0.4kg,它受到的重力是多少?(取g=10N/kg)
(2)若足球从地面踢出时具有的动能是120J,踢出后能达到的最大高度是5m,足球在最高点时具有的动能是多少?
(3)若足球的射程X与抛出速度v、抛射角θ之间满足公式X ,当足球以20m/s的速度且与水平方向成45°角踢出,足球的射程是多少?(取g=10N/kg)
(4)足球以30°抛射角踢出,其动能Ek随水平位置s变化关系的图象如图乙所示。若该球在同位置以60°抛射角且与前次大小相同的速度踢出,请你在答题卡的同一坐标中画出此次足球的动能随水平位置变化关系的大致图象。
现有弹簧、钩码、直尺、指针等器材,小华要自制一个弹簧测力计,他首先测出弹簧的长度L0=2.10cm,然后在弹簧的下端挂上不同的钩码,测出弹簧的长度L,算出比原长L0伸长的量ΔL(ΔL=L-L0),测量的数据如下表所示:
拉力F/N |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
长度L/cm |
2.50 |
2.90 |
3.30 |
3.70 |
4.10 |
4.50 |
4.90 |
伸长量ΔL/cm |
0.40 |
0.80 |
1.20 |
1.60 |
2.00 |
2.40 |
2.80 |
(1)从上表中的数据可以看出拉力F和弹簧伸长量ΔL的关系为:________.
(2)小华继续做实验,得到的数据如下表所示:
拉力F/N |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
长度L/cm |
5.30 |
5.70 |
6.10 |
6.60 |
7.30 |
伸长量ΔL/cm |
3.20 |
3.60 |
4.00 |
4.50 |
5.20 |
从上表所示的数据可以看出,拉力达到________N时,拉力和弹簧伸长量的关系就改变了.因此,弹簧测力计的测量范围只能达到________N.
力的作用效果与哪些因素有关呢?为了探究这个问题,小华设计了这样一个实验:用一个弹性较好的钢片固定在桌边,在钢片上用细线挂钩码,通过钢片受力而发生的形变来研究问题.如图所示是小华设计的实验的几个主要步骤.(小华使用的钩码规格相同)
(1)通过比较(a)和(b)中钢片的形变程度,可以发现:力的作用效果与力的________有关.
(2)通过比较(a)和(d)中钢片的弯曲方向,可以发现:力的作用效果和力的________有关.
(3)通过比较________和________中钢片的形变程度,可以发现:力的作用效果与力的作用点有关.
(4)在本实验中,小华采用的方法叫做________法.
在探究“滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的活动中,小黄同学提出了以下猜想:
(A)滑动摩擦力的大小可能与物体运动的速度有关.
(B)滑动摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关.
(C)滑动摩擦力的大小可能与压力的大小有关.
小黄同学进行了如图所示的甲、乙、丙三个实验探究过程:
(1)在实验中,小黄应该沿水平方向用弹簧测力计拉着物体做________运动.
(2)对比图中________两个探究过程,可以验证猜想C.
(3)在甲探究过程中,小黄正确操作,拉动物体时,测力计示数是2N,此时摩擦力为________N,若拉力增大到3N时,摩擦力为________N.
(4)实验探究中,小黄采用的实验探究方法是( )
(A)类比法
(B)科学推理法
(C)控制变量法
如图甲所示,用一拉力传感器(能感应力的大小的装置)水平向右拉一水平面上的木块,A端的拉力均匀增加,0~t1时间内木块静止,木块运动后改变拉力,使木块在t2时刻后处于匀速直线运动状态.计算机对数据处理后,得到图乙所示的拉力随时间变化的图线,请回答下列问题:
(1)当用F=5.3N的水平拉力拉静止的木块时,木块所受摩擦力大小为________N;若用F=5.8N的水平拉力拉木块,木块所受摩擦力大小为________N.
(2)如图丙所示,为研究滑动摩擦力Ff的大小与接触面受到的压力FN大小的关系,在重力为17N的木块上每次增加1N重的砝码,分别用水平拉力F使木块做匀速直线运动.实验测量数据如下表所示:
木块对水平面的压力FN/N |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
水平拉力F/N |
5.1 |
5.4 |
5.7 |
6.0 |
6.3 |
根据表格数据,得出滑动摩擦力Ff的大小与接触面受到压力FN大小的关系式为________.
理想实验法是研究物理规律的一种重要的思想方法,它以大量可靠的事实为基础,以真实的实验为原型,通过合理的推理得出物理规律.理想实验能深刻地揭示物理规律的本质.
(一)如图甲所示的是伽利略著名的斜面理想实验,实验设想的步骤有:
①减小第二个斜面的倾角,小球在该斜面上仍然要达到原来的高度.
②两个对接的斜面,让静止的小球沿一个斜面滚下,小球将滚上另一个斜面.
③继续减小第二个斜面的倾角,最后使它成水平面,小球将沿水平面做持续的匀速运动.
④如果没有摩擦,小球将上升到原来释放时的高度.
(1)请将上述步骤按照正确的顺序排列________(只填写序号).
(2)在上述设想步骤中,有的属于可靠事实,有的则是理想化的推论.下面关于这些事实和推论的分类正确的是( )
A.①是事实,②③④是推论 |
B.②是事实,①③④是推论 |
C.③是事实,①②④是推论 |
D.④是事实,①②③是推论 |
(二)牛顿曾研究过这样一个问题:他发现人掷出去的石头总会偏离掷出方向落回地面,于是牛顿提出了一个“大炮”的设想,如图乙所示的是他画的“大炮”草图——在地球上的一座高山上架起一只水平大炮,以不同的速度将炮弹平射出去,射出速度越大,炮弹落地点就离山脚越远.他推想:当射出速度足够大时,炮弹将会如何运动呢?牛顿通过科学的推理得出了一个重要的结论.这就是著名的“牛顿大炮”的故事,故事中牛顿实际也用到了理想实验的研究方法.
(1)研究中牛顿基于的可靠事实是________.
(2)根据以上资料和牛顿的“大炮”草图,推测牛顿当年的重要结论是:________.
如今,牛顿当年的推测已变成了现实,人们应用他的推论,利用现代科技制成了________.
(3)想想看,初中物理学习中,你在研究什么问题时用到过理想实验的方法?请举一例并说明你的研究过程.