高中物理自由振动和受迫振动实验题

据统计人在运动过程中，脚底在接触地面瞬间受到的冲击力是人体自身重力的数倍。为探究这个问题，实验小组同学利用落锤冲击的方式进行了实验，即通过一定质量的重物从某一高度自由下落冲击地面来模拟人体落地时的情况。重物与地面的形变很小，可忽略不计。g取10m/s²。下表为一次实验过程中的相关数据。

重物(包括传感器)的质量m/kg	8.5
重物下落高度H/cm	45
重物反弹高度h/cm	20
最大冲击力Fm/N	850
重物与地面接触时间t/s	0.1

（1）请你选择所需数据，通过计算回答下列问题：
a．重物受到地面的最大冲击力时的加速度大小；
b．在重物与地面接触过程中，重物受到的地面施加的平均作用力是重物所受重力的多少倍。
（2）如果人从某一确定高度由静止竖直跳下，为减小脚底在与地面接触过程中受到的冲击力，可采取什么具体措施，请你提供一种可行的方法并说明理由。

如图所示，请你的同学用手指拿着一把长30 cm的直尺，你的手离开直尺下端1cm处，当他松开直尺，你见到直尺向下作匀加速运动时，立即用手抓着直尺，记录抓住处的数据，重复以上步骤多次．直尺下落的加速度为9.8 m/s²．现有A、B、C三位同学相互测定神经系统的反应时间，得到以下数据(单位：cm，注：计算结果保留两位有效数字)．


请问：（1）A、B、C三位同学中，反应最快的是_________同学．
（2）就A同学而言，他最快的反应时间是_________．()

某同学用如右图所示装置测量重力加速度g，所用交流电频率为50Hz。在所选纸带上取某点为0号计数点，然后每3个点取一个计数点，所有测量数据及其标记符号如下图所示

（1）本实验中，电磁式打点计时器所使用的电源是_____________（填“甲”或“乙”）
甲——电压合适的50Hz的交流电源；
乙——电压可调的直流电源；
（2）设相邻两个计数点的时间间隔为T，则计算重力加速度的表达式为______________________；重力加速度的计算结果是g=_____________________m/s²（结果保留3位有效数字）

用打点计时器测定重力加速度，装置如图所示。

（1）如果实验时所用交流电频率为50Hz，已知当地的重力加速度大约为为9.79m/s²。某同学选取了一条纸带并在该纸带上连续取了4个点，且用刻度尺测出了相邻两个点间距离，则该同学所选的纸带是_____________。（填写代号即可）用打点计时器测定重力加速度，装置如图所示。

（2）若打出的另一条纸带如下图所示，实验时该纸带的_____________（填“甲”或“乙”）端通过夹子和重物相连接。纸带上1至9各点为计时点，由纸带所示数据可算出实验时的重力加速度为_____________m/s²，该值与当地重力加速度有差异的原因是___________________。（写一个即可

（1）利用打点计时器测重力加速度实验中，接通电源与释放纸带（或物体），这两个操作时刻的关系应当是________

A．先接通电源，后释放纸带

B．先释放纸带，后接通电源

C．释放纸带的同时接通电源

D．先接通电源或先释放纸带都可以

（2）在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，用打点计时器记录纸带运动的时间。计时器所用电源的频率为50Hz，图为某次实验得到的一条纸带，纸带上每相邻的两计数点间都有四个点未画出，按时间顺序取0、1、2、3、4、5、6七个计数点，用刻度尺量出1、2、3、4、5、6点到0点的距离如图所示（单位：cm）。由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的即时速度大小v₄＝____________m／s，小车的加速度大小a＝_____________m／s²。（保留三位有效数字）

某同学在研究性学习中利用光电门针对自由落体运动进行了研究。如右图所示，用铁架台固定竖直长木板，光电门A、B分别固定在长木板上，AB相距S= 41cm；现从光电门A上方某高度静止释放一个小球，小球通过A、B的时间分别为Δt₁=1.05×10^-2s、Δt₂=3.50×10^-3s，小球直径d=10.50mm。回答下列问题：

①小球通过光电门A时的瞬时速度为       m/s
②物体的加速度a=       m/s²；（计算结果取三位有效数字）

如图所示，某同学用秒表、毫米刻度尺及身边的水管，采用以下实验步骤，测当地的重力加速度：

（1）让水滴落在盘中时，仔细调整水龙头的阀门，使第一滴水刚落入盘中听到响声的瞬间，第二个水滴正好从管口处开始下落；
（2）当听到水滴落进盘中的某次响声开始计时，并数“1”，以后每听一次响声，顺次数“2”，直到数到“n”．停表时显示的时间为t（ s）；
（3）用米尺测出水管口到盘子的高度h．
根据上述实验过程及所得数据可知，每个水滴下落的时间为  ，重力加速度的表达式为___．为尽量减小误差，秒表计时数水滴时，水滴落入盘中的数“n”应   一些。（填”大“或”小”）

如图所示，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可以测定重力加速度．

（1）所需器材有：电磁打点计时器、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还需_________（填字母代号）中的器材．
A．直流电源         B．天平及砝码      C．4-6V交流电源     D．毫米刻度尺
（2）下列实验操作步骤正确的是（    ）
A．实验所用的重物可用实心泡沫球
B．应调整打点计时器，使其两限位孔连线在竖直方向
C．实验时应先使重物靠近打点计时器再释放，释放后再接通电源
（3）实验中得到的一条纸带如下图所示，从比较清晰的点起，每2个点取一个计数点，分别标明0，1，2，3，4．测得x₁=30.0mm，x₂=45.4mm，x₃=60.8mm，x₄=76.2mm，则物体在打下点2时的速度大小为________m/s。物体的加速度大小为________m/s²。该实验中测得的重力加速度偏小，其主要原因是______________。

(17分)（1）（6分)某同学在研究性学习中利用光电门针对自由落体运动进行了研究。如左图所示，用铁架台固定竖直长木板，光电门A、B分别固定在长木板上，AB相距S= 41cm；现从光电门A上方某高度静止释放一个小球，其直径d用20分度的游标卡尺测出，游标卡尺的示数如图7所示。小球通过A、B的时间分别为Δt₁=1.05×10^-2s、Δt₂=3.50×10^-3s。回答下列问题：
          
①由右图所示，读出小球直d=              mm；
②物体运动的加速度a=                 m/s²；（计算结果取三位有效数字）

某兴趣小组利用自由落体运动测定重力加速度，实验装置如图所示．倾斜的球槽中放有若干个小铁球，闭合开关K，电磁铁吸住第1个小球．手动敲击弹性金属片M，M与触头瞬间分开，第1个小球开始下落，M迅速恢复，电磁铁又吸住第2个小球．当第1个小球撞击M时，M与触头分开，第2个小球开始下落……这样，就可测出多个小球下落的总时间．

(1)在实验中，下列做法正确的有________．

A．电路中的电源只能选用交流电源

B．实验前应将M调整到电磁铁的正下方

C．用直尺测量电磁铁下端到M的竖直距离作为小球下落的高度

D．手动敲击M的同时按下秒表开始计时

(2)实验测得小球下落的高度H＝1.980 m,10个小球下落的总时间T＝6.5 s．可求出重力加速度g＝________ m/s².(结果保留两位有效数字)
(3)在不增加实验器材的情况下，请提出减小实验误差的两个办法．
(4)某同学考虑到电磁铁在每次断电后需要时间Δt磁性才消失，因此，每个小球的实际下落时间与它的测量时间相差Δt，这导致实验误差．为此，他分别取高度H₁和H₂，测量n个小球下落的总时间T₁和T₂.他是否可以利用这两组数据消除Δt对实验结果的影响？请推导说明．

用如图所示的方法可以测出一个人的反应时间，设直尺从开始自由下落，到直尺被受测者抓住，直尺下落的距离h，受测者的反应时间为t，则下列说法正确的是         。

A．∝h

B．∝1/h

C．∝h^2

D．∝

某探究小组设计了“用一把尺子测定动摩擦因数”的实验方案。如图所示，将一个小球和一个滑块用细绳连接，跨在斜面上端。开始时小球和滑块均静止，剪断细绳后，小球自由下落，滑块沿斜面下滑，可先后听到小球落地和滑块撞击挡板的声音，保持小球和滑块释放的位置不变，调整挡板位置，重复以上操作，直到能同时听到小球落地和滑块撞击挡板的声音。用刻度尺测出小球下落的高度H、滑块释放点与挡板处的高度差h和沿斜面运动的位移。（空气阻力对本实验的影响可以忽略）

①滑块沿斜面运动的加速度与重力加速度的比值为________。
②滑块与斜面间的动摩擦因数为__________________。
③以下能引起实验误差的是________。
a．滑块的质量              b．当地重力加速度的大小
c．长度测量时的读数误差    d．小球落地和滑块撞击挡板不同时

如图所示，射击枪水平放置，射击枪与目标靶中心位于离地面足够高的同一水平线上，枪口与目标靶之间的距离x＝100 m，子弹射出的水平速度v＝200 m/s，子弹从枪口射出的瞬间，目标靶由静止开始释放，不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s²，求：

(1)从子弹由枪口射出开始计时，经多长时间子弹击中目标靶？
(2)目标靶由静止开始释放到被子弹击中，下落的距离h为多少？

请你根据漫画“洞有多深”提供的情境，回答下列问题：

（1）他们依据什么规律估算洞的深度?______________________（只要求写出相应的物理公式）
（2）请你对该方法进行评估，写出该方法的优点和缺点．（各写一条即可）
优点：________________________________                       _。
缺点：________________________________                       _。

(14分)古代学者认为，物体下落的快慢是由它们的重量大小决定的，物体越重，下落得越快，古希腊哲学家亚里士多德最早阐述了这种看法；但是这种从表面上的观察得出的结论实际是错误的。伟大的物理学家伽利略用简单明了的科学推理，巧妙地揭示了亚里士多德的理论内容包含的矛盾。他在1638年写的《两种新科学的对话》一书中指出：根据亚里士多德的论断，一块大石头的下落速度要比一块小石头的下落速度大，假定大石头下落速度为8，小石头下落的速度为4，当我们把石头拴在一起时，下落快的会被下落慢的拖着而减慢，下落慢的会被下落快的拖着而加快，结果整体系统的下落速度应该小于8．但是两块石头拴在一起，加起来比大石头还要重，根据亚里士多德的理论，整个系统的下落速度应该大于8．这样就使得亚里士多德的理论陷入了自相矛盾的境地．伽利略由此推断重的物体不会比轻的物体下落得快．
（1）根据伽利略的推理方法，假设用两块同样重的石头为研究对象，你又如何推翻亚里士多德的结论呢？（回答应简明）
（2）用重力公式及牛顿第二定律又如何推翻亚里士多德的结论呢？