Question

2．三個同學根據(jù)不同的實驗條件，進行了探究平拋運動規(guī)律的實驗：

（1）甲同學采用如圖甲所示的裝置．用小錘擊打彈性金屬片，金屬片把A球沿水平方向彈出，同時B球被松開自由下落，觀察到兩球同時落地，改變小錘打擊的力度，即改變A球被彈出時的速度，兩球仍然同時落地，這說明在豎直方向上的分運動是自由落體運動．
（2）乙同學采用如圖乙所示的裝置．兩個相同的弧形軌道M、N，分別用于發(fā)射小鐵球P、Q，其中N的末端可看作與光滑的水平長板相切，兩軌道上端分別裝有電磁鐵C、D；調(diào)節(jié)電磁鐵C、D的高度使AC=BD，從而保證小鐵球P、Q在軌道出口處的水平初速度v₀相等．現(xiàn)將小鐵球P、Q分別吸在電磁鐵C、D上，然后切斷電源，使兩小球以相同的初速度v₀同時分別從軌道M、N的末端射出．實驗可觀察到的現(xiàn)象應是P球落地時剛好和Q球相遇．實驗中僅僅改變弧形軌道M的高度，重復上述實驗，可觀察到：與上述相同的現(xiàn)象是相同；不同的現(xiàn)象是：相遇時間變短，這表明平拋運動在水平方向做勻速直線運動．
（3）丙同學采用頻閃攝影的方法拍攝到如圖丙所示的小球做平拋運動的照片，圖中每個小方格的邊長為L=1.25cm，則由圖可求得拍攝時每0.035 s曝光一次，該小球做平拋運動的初速度大小為0.7 m/s．（g=9.8m/s²）

Answer 1

分析 （1）抓住兩球同時落地，得出豎直方向上的運動規(guī)律相同，從而得出平拋運動在豎直方向上的運動規(guī)律．
（2）平拋運動在水平方向上做勻速直線運動，在豎直方向上做自由落體運動，由此可得出觀察到的現(xiàn)象．
（3）根據(jù)豎直方向上連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差是一恒量求出相等的時間間隔，根據(jù)水平方向勻速運動可以求出平拋物體的初速度大小．

解答 解：（1）因為A、B兩球始終同時落地，知A球在豎直方向上的運動規(guī)律與B球的運動規(guī)律相同，即平拋運動在豎直方向上的分運動是自由落體運動．
（2）兩小鐵球P、Q能以相同的初速度同時分別從軌道下端水平射出，小球P做平拋運動，小球Q在水平方向做勻速直線運動，可以看到：P球落地時剛好和Q球相遇；當同時改變兩小球滾下的高度時，相同現(xiàn)象是：仍能相碰；不同現(xiàn)象是：相遇時間不同；因此這說明：初速度相同時，平拋運動在水平方向的運動規(guī)律與勻速運動規(guī)律相同，即：說明平拋運動在水平方向做勻速直線運動．
（3）根據(jù)平拋運動豎直方向運動特點△y=L=gT²得：
T=$\sqrt{\frac{△y}{g}}$=$\sqrt{\frac{L}{g}}$=$\sqrt{\frac{1.25×1{0}^{-2}}{9.8}}$=0.036s
小球水平方向勻速運動，因此有：
v₀=$\frac{x}{T}$=$\frac{2×1.25×1{0}^{-2}}{0.036}$≈0.7m/s
故答案為：（1）在豎直方向上做自由落體運動；
（2）P球落地時剛好和Q球相遇，相同，相遇時間變短，在水平方向上做勻速直線運動；
（3）0.036，0.7．

點評 該實驗設(shè)計的巧妙，有創(chuàng)新性，使復雜問題變得更直觀，因此在平拋運動的規(guī)律探究活動中不一定局限于課本實驗的原理，要重視學生對實驗的創(chuàng)新，同時要加強對平拋運動規(guī)律的理解和應用．