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(shí)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(gè)位置速度最大，在鐵架上再加一個(gè)細(xì)桿（細(xì)桿不低于小球釋放的高度），使得小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，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(gè)位置速度最大．做伽利略實(shí)驗(yàn)，你觀察到的結(jié)果是什么？先嘗試用牛頓運(yùn)動(dòng)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(shí)進(jìn)行解釋．

分析 明確小球擺動(dòng)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(dòng)過程中不會(huì)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(diǎn)時(shí)的速度最大．
用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解釋：小球從最高點(diǎn)下降時(shí)重力沿切線方向的分力產(chǎn)生的加速度方向與運(yùn)動(dòng)方向相同，速度增大，小球從最低點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)時(shí)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(dòng)方向相反，速度減小，故在最低點(diǎn)時(shí)的速度最大；
根據(jù)能量守恒的觀點(diǎn)分析，小球運(yùn)動(dòng)過程中動(dòng)能和重力勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，總能量不變，最高點(diǎn)動(dòng)能為零，重力勢(shì)能最大；而在最低點(diǎn)重力勢(shì)能最小，動(dòng)能最大．

點(diǎn)評(píng) 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(huì)發(fā)生動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，但總量是保持不變的．

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：實(shí)驗(yàn)題

10．某實(shí)驗(yàn)小組利用100g重錘和如圖a所示裝置來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律；已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=9.80m/s2．
（1）對(duì)于該實(shí)驗(yàn)，以下說法正確的是：AB
A、實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)該先閉合電源再松開紙帶
B、需要的實(shí)驗(yàn)器材有刻度尺、低壓交流電源，而不需要秒表．
C、若某點(diǎn)距初始下落點(diǎn)間距為h，則該點(diǎn)的速度可以用v=$\sqrt{2gh}$計(jì)算
D、實(shí)驗(yàn)時(shí)只要點(diǎn)跡清晰，就可以運(yùn)用公式mg△h=$\frac{1}{2}$mv2來驗(yàn)證機(jī)械能守恒．
E、在做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的“天宮一號(hào)飛船”中，可以用該裝置來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律
（2）若采用作圖法來驗(yàn)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(diǎn)到初始點(diǎn)O的距離）為橫軸，單位采用國(guó)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(shí)際操作過程中做出如圖（b）的圖象，則該同學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)間t后，動(dòng)量為p，動(dòng)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(shí)間2t后物體的（　　）
A．動(dòng)量為4pB．動(dòng)量為$\sqrt{2}$pC．動(dòng)能為4EkD．動(dòng)能為2Ek

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

8．質(zhì)量為2kg的一小鋼球做自由落體運(yùn)動(dòng)，重力加速度為g=10m/s2，求：
（1）下落2秒內(nèi)，重力勢(shì)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(shí)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(dòng)；一根長(zhǎng)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(shí)與桌面平行．當(dāng)轉(zhuǎn)盤以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，繩子不會(huì)纏繞在轉(zhuǎn)盤上，小球在桌面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中繩子與轉(zhuǎn)盤的邊緣相切，不計(jì)空氣阻力，下列判斷正確的是（　　）
A．小球做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度的大小v=ωl
B．小球做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度的大小v=ω$\sqrt{{r}^{2}+{l}^{2}}$
C．繩對(duì)小球的拉力大小為FT=mω2$\sqrt{{l}^{2}+{r}^{2}}$
D．繩對(duì)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(chǎng)中作勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(jì)算題

12．某人以速度v1=4m/s將一小球拋出，小球落地時(shí)的速度為v2=8m/s，求小球剛被拋出時(shí)的高度h．（g取10m/s2，不計(jì)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(diǎn)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(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)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(jì)空氣阻力，將小球的運(yùn)動(dòng)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(dòng)
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(dòng)
C．小球從拋出后經(jīng)過時(shí)間$\frac{2{v}_{0}}{gsinθ}$到達(dá)y軸
D．小球到達(dá)y軸時(shí)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(shí)驗(yàn)題

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

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