物體在閃光燈下運動問題

1、物體在閃光燈下運動問題對于按一定規(guī)律運動的物體，若在暗室中通過閃光燈發(fā)出 周期性閃光來觀察，將呈現(xiàn)一定的規(guī)律，這為研究物體的運 動提供了一條途徑，下面舉例分析。一、平拋運動研究平拋運動有多種方式，如利用頻閃照片記錄小球在 平拋運動中經過的幾個位置，即可大致畫出運動軌跡，求出 平拋運動的初速度或經過某點時的速度。例1如圖1所示，是一小球做平拋運動時所拍攝的頻閃 照片的一部分，圖中背景方格的實際邊長為5cm,橫線為水 平方向，豎線為豎直方向，試求：(1) 拍攝照片時閃光燈的閃光周期；(2) 小球做平拋運動的初速度的大??；(3) 小球通過b點時的速度；(4) 拋出點到圖中a點的水平距離和豎直距離。(

2、g取10 m/s2,計算結果保留兩位有效數字)解析(1)閃光燈每隔一定的時間閃光一次，時間間隔 即為閃光周期，也就是頻閃照片中記錄的兩個相鄰位置之間 的時間。首先判定a點是否為平拋運動的起始點，根據“初速度 為零的勻加速直線運動在連續(xù)相等時間內的位移之比等于 從1開始的連續(xù)奇數之比，即 "1 ： as2 : as3=l ： 3 ： 5” 的結論，由圖可知在連續(xù)相等時間內在豎直方向的位移之比 為3 : 5,而不等于1 ： 3,因此點0不是拋出點，不能用公 式h=12gt2求周期。由于相鄰點之間的時間相等，因此可利用“勻變速直線 運動在連續(xù)相等時間t內的位移之差為一恒量at2,即 s=a

3、t2”的結論，在豎直方向利用公式as二at2求周期，(4)設小球從拋出點0運動到a點的時間為tl,則 vby=gt=g (tl+t) =2 m/s,解得 tl=o。10 so所以拋出點0到圖中a點的水平距離和豎直距離分別距 離為 xl=v0tl=15 cm, yl=12gt21=5 cmo解答上述問題時，關鍵是對平拋運動進行分解，并利用 勻變速直線運動的公式和結論，使問題迎刃而解。二、圓周運動解析在晚上不開燈的房間里，只有當閃光燈閃光時才 能看見扇葉，觀察者感覺扇葉是否轉動，與電風扇轉動的角 速度有關。若兩次閃光時電風扇轉一周，或者一個扇葉轉到 另一個扇葉的位置而重合，則感覺電風扇不動。扇葉轉

4、到另 一個扇葉的位置而重合有多種可能情況，對于某一扇葉，只 要轉過的角度為120°的整數倍，那么就與另一個扇葉的位 置重合。只要求出符合條件的角速度，再求出頻率，即可求 出轉速。閃光燈每秒閃光30次，即閃光頻率為f=30 hz,則閃光 周期為tl=130s,根據扇葉在一個閃光周期內轉過的角度等 于120°的整數倍，即6=120°k,得電風扇轉動的角速 度為o=0tl=3600° =20 nk,求角速度還有一種方法，由于觀察者感覺扇葉不動，則 在兩次閃光之間的時間，即在一個閃光周期t1內，電風扇 運動時間t應等于圓周運動周期t2的三分之一的整數倍， 即 tl=kt23 , 得 t2=3tlk , 那么角速度為o=2 n t2=2 n k3tl=20 n ko由于角速度與頻率的關系為3二2nf,則轉動頻率為f二10k，題中轉速單位是每分鐘的數，因此轉速與頻率的關系為n二60 f,所以n二600乙 即轉速為600的整數倍，故 正確選項為a、co該題中有兩個周期