小明在玩“水枪”玩具时,发现“水枪”水平放置,如果推动活塞的速度越快,水枪离地面的高度越高,水就会射得越远,据此,他提出了如下猜想:在空中水平抛出的物体,落地的水平距
小明在玩“水枪”玩具时,发现“水枪”水平放置,如果推动活塞的速度越快,水枪离地面的高度越高,水就会射得越远,据此,他提出了如下猜想:在空中水平抛出的物体,落地的水平距离与抛出的初速度及抛出点离地面的高度有关,为验证猜想,小明找来了如图所示装置进行实验.
(1)让小球从斜槽上自由滚下,是为了使小球到达水平槽时具有一定的 ;小球从斜槽滚下,重力势能 (选填“增大”、“减小”或“不变”)
(2)保持 不变,分别让同一小球从斜槽上A、B、C位置由静止自由滚下,分别测出小球落地的水平距离SA、SB、SC,发现SA>SB>SC.这表明:空中水平抛出的物体,落地的水平距离与 有关.
(3)逐步降低抛出点离地面的高度,分别为h1、h2、h3,每次都让同一小球从斜槽上A处由静止自由滚下,分别测出小球落地的水平距离s1、s2、s3,发现s1>s2>s3.这表明:空中水平抛出的物体,落地的水平距离与 有关.
(4)若在水平槽铺上毛巾,使抛出点离地面的高度为h3,让同一小球从斜槽上A处由静止自由滚下,测出小球落地的水平距离为s4,根据上述实验的结果,应该有s4 s3(选填“>”、“<”或“=”).
【分析】(1)实验中,应使小球到达水平槽时具有一定的速度;重力势能的大小与物体的质量和高度有关;
(2)保持小球质量不变,使其速度改变,可探究落地水平距离与速度的关系;
(3)比较实验结果,可得出落地水平距离与距落地高度的关系;
(4)毛巾的表面较粗糙,摩擦力大,则小球抛出时的速度小,动能小,据此可判断其落地水平距离的大小.
【解答】(1)实验中,让小球从斜槽上自由滚下,是为了使小球到达水平槽时具有一定的速度;
小球从斜槽滚下,高度降低,所以重力势能减小;
(2)根据控制变量法的要求,保持小球质量不变,分别让同一小球从斜槽上A、B、C位置由静止自由滚下,分别测出小球落地的水平距离SA、SB、SC,发现SA>SB>SC.这表明:空中水平抛出的物体,落地的水平距离与速度有关,速度越大,则平抛的距离越远.
(3)逐步降低抛出点离地面的高度,分别测出小球落地的水平距离s1、s2、s3,发现s1>s2>s3.这表明:空中水平抛出的物体,落地的水平距离与距落地点的高度有关,相同情况下,距落地点的高度越大,落地点的水平距离越远.
(4)若在水平槽铺上毛巾,由于毛巾的表面较粗糙,摩擦力大,小球的速度减小,则小球的动能减小,因此,根据上述实验的结果,小球落地的水平距离变小,即s4<s3.
故答案为:(1)速度;减小;(2)小球质量;速度;
(3)距落地点的高度;(4)<.
【点评】在本实验中,探究了平抛运动的规律与特点,要注意实验中的影响因素和条件有哪些,运用控制变量法进行分析,是解答的关键.
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