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(2013?贵阳)在一次《趣味物理》讲座中,老师谈到传说中伽利略的比萨斜塔实验时说:“在不计空气阻力的情况下,从同一高度由静止开始下落的任何物体,都会同时落地,下落的快慢与物体的质量无关,这种运动叫做自由落体运动.”课后,兴趣小组在老师的指导下开始研究自由落体运动,他们用频闪照相机(频闪间隔时间t=O.1s).拍摄下了数张不同质量的金属小球从同一位置自由下落的影像,其中一张如图甲所示.
小知识:频闪照相,是让照相机对某一个运动物体每间隔相同时间曝光一次,将物体在不同时刻所处位置记录下来,由于曝光间隔时间固定,因此,频闪照片除记录下物体的位置外,还记录了物体运动的时间.
(1)从起点O算起,小球到达位置3时下落的时间t=
0.3
0.3
 s,通过的路程S=
0.45
0.45
m.
(2)请根据影像数据,在图乙中作出小球下落O.3s内的s-t图象.(提示:下落距离s要从起点O算起)
(3)他们比较数张照片,发现不同小球在同一时刻的确几乎都在同一位置,则说明了物体下落快慢与质量无关.为了从理论上证明这一结论,请你计算:从O点起小球下落的距离s与对应时间平方t2的比值(至少取3个时间数据;比值的单位为m/s2).
(4)通过比较这些比值,你能得出什么结论?
分析:(1)根据题意可知,相邻两点间的时间为0.1s,据此可求出小球到达位置3时下落的时间;小球到达位置3时下落的路程为s1、s2、s3之和;
(2)根据图示得出0.1s、0.2s、0.3s对应的路程,然后利用描点法描出相应的点,然后用平滑的曲线连接起来;
(3)比值用n表示,利用n=
s
t2
分别求出即可;
(4)根据比值进行分析运动的距离s与运动时间t的关系,小球下落的快慢与物体的质量的关系.
解答:解:(1)根据图示可知,小球到达位置3时下落的时间t=3×0.1s=0.3s;
小球到达位置3时下落的路程:S=s1+s2+s3=0.05m+0.15m+0.25m=0.45m;
(2)根据图示可知,t=0.1s时,s=0.05m;t=0.2s时,s=0.05m+0.15m=0.2m;t=0.3s时,s=0.45m;将各数据在图象上描出对应点,并用平滑曲线连接,如图所示:

(3)n1=
s
t
2
=
s1
t2
=
0.05m
(0.1s)2
=5m/s2
n2=
s
t
2
=
s1+s2
(2t)2
=
0.05m+0.15m
(0.2s)2
=5m/s2
n3=
s
t
2
=
s1+s2+s3
(3t)2
=
0.05m+0.15m+0.25m
(0.3s)2
=5m/s2
(4)从(3)中的计算结果看,小球下落的距离s与对应时间平方t2的比值是一个恒定值,则说明任何自由下落的物体,运动的距离s都只与运动时间t有关,小球下落的快慢与物体的质量无关.
故答案为:(1)0.3;0.45.
点评:此题属于探究题型,探究自由落体运动的性质,要结合控制变量法进行分析解答,知道应该控制哪些因素不变,改变哪些因素,同时会对数据进行分析.
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A.物体水平抛出的速度有关
B.物体抛出点的高度有关
C.物体的质量有关
小浩设计并安装好了如图所示的实验装置,其中a为铁架台,b为有挡板、形状固定的光滑导轨,c为金属小球或乒乓球(乒乓球的体积比金属球大得多,但质量却小得多).
(1)为了保证小球能水平抛出,安装导轨时,底端部分应是
水平
水平
的.若请你用现有的器材来检验导轨的安装是否符合要求,最简单的做法是:
水平将小球放在导轨的底端位置,若小球能静止,则导轨的安装符合要求
水平将小球放在导轨的底端位置,若小球能静止,则导轨的安装符合要求

(2)接着小浩对猜想A进行探究,需要先控制猜想中
B
B
C
C
 两个因素(填写序号).
他应怎样实现改变小球的抛出速度:
将小球分别从导轨的不同高度自由释放
将小球分别从导轨的不同高度自由释放

(3)为了探究猜想C,小浩固定导轨的位置,并选择了乒乓球和几个质量不同的金属小球,使它们均从导轨的挡板处开始释放,发现所有金属小球落地点的水平距离s几乎相同,但乒乓球落地点的水平距离s总是较小,这是否证明猜想C成立?
不是
不是
 (选填“是”或“不是”).
你的理由是:
由于乒乓球体积大、质量小,所受空气阻力的影响比金属小球大,使得抛出的水平距离较小,不能因此认为水平抛出物体的运动距离与质量有关
由于乒乓球体积大、质量小,所受空气阻力的影响比金属小球大,使得抛出的水平距离较小,不能因此认为水平抛出物体的运动距离与质量有关

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