Question

20．在“研究小球做平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中：
（1）安裝實(shí)驗(yàn)裝置的過程中，斜槽末端切線必須是水平的，這樣做的目的是：B
A．保證小球飛出時(shí)，速度既不太大，也不太小   
B．保證小球飛出時(shí)，初速度水平
C．保證小球在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間每次都相等   
D．保證小球運(yùn)動(dòng)的軌跡是一條拋物線
（2）在做“研究平拋運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中，引起實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏差較大的原因可能是B
①安裝斜槽時(shí)，斜槽末端切線方向不水平     ②確定Oy軸時(shí)，沒有用重垂線
③斜槽不是絕對(duì)光滑的，有一定摩擦        ④空氣阻力對(duì)小球運(yùn)動(dòng)有較大影響
A．①③B．①②④C．③④D．②④
（3）如圖甲所示的演示實(shí)驗(yàn)中，A、B兩球同時(shí)落地，說明平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上是自由落體運(yùn)動(dòng)；某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖乙的實(shí)驗(yàn)：將兩個(gè)斜滑道固定在同一豎直面內(nèi)，最下端水平，把兩個(gè)質(zhì)量相等的小鋼球，從斜面的同一高度由靜止同時(shí)釋放，滑道2與光滑水平板銜接，則他將觀察到的現(xiàn)象是球1落到光滑水平板上并擊中球2，這說明平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上是勻速直線運(yùn)動(dòng)．

（4）該同學(xué)采用頻閃照相機(jī)拍攝到如圖丙所示的小球做平拋運(yùn)動(dòng)的照片，圖中背景方格的邊長為L=5cm，A．B．C是攝下的三個(gè)小球位置，如果取g=10m/s²，那么：
A．照相機(jī)拍攝時(shí)每0.1s曝光一次；
B．小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度的大小為1.5m/s．
C．B點(diǎn)的速率為2.5m/s．

Answer 1

分析 1）在實(shí)驗(yàn)中讓小球在固定斜槽滾下后，做平拋運(yùn)動(dòng)，記錄下平拋后運(yùn)動(dòng)軌跡．然后在運(yùn)動(dòng)軌跡上標(biāo)出特殊點(diǎn)，對(duì)此進(jìn)行處理，由于是同一個(gè)軌跡，因此要求拋出的小球初速度是相同的，所以在實(shí)驗(yàn)時(shí)必須確保拋出速度方向是水平的，同時(shí)固定的斜槽要在豎直面．
（2）在做平拋物體運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是小球每次能否以相同的水平速度做平拋運(yùn)動(dòng)，在具體操作中，無論是影響水平方向的運(yùn)動(dòng)，還是影響豎直方向上的運(yùn)動(dòng)，都會(huì)引起實(shí)驗(yàn)誤差．
（3）通過類比的方法分析平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向和豎直方向上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律．
（4）根據(jù)豎直方向上連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差是一恒量求出相等的時(shí)間間隔，根據(jù)水平位移和時(shí)間間隔求出初速度，根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出B點(diǎn)的豎直分速度，結(jié)合平行四邊形定則求出B點(diǎn)的速率．

解答 解：（1）斜槽末端切線必須是水平的，這樣做的目的是保證小球飛出時(shí)初速度水平，故選：B．
（2））①當(dāng)斜槽末端切線沒有調(diào)整水平時(shí)，小球脫離槽口后并非做平拋運(yùn)動(dòng)，但在實(shí)驗(yàn)中，仍按平拋運(yùn)動(dòng)分析處理數(shù)據(jù)，會(huì)造成較大誤差，故斜槽末端切線不水平會(huì)造成誤差；
②確定Oy軸時(shí)，沒有用重錘線，就不能調(diào)節(jié)斜槽末端切線水平，和①類似，所以②會(huì)引起實(shí)驗(yàn)誤差；
③只要讓它從同一高度、無初速開始運(yùn)動(dòng)，在相同的情形下，即使球與槽之間存在摩擦力，仍能保證球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度相同，因此，斜槽軌道不必要光滑，所以③不會(huì)引起實(shí)驗(yàn)誤差．
④空氣阻力對(duì)小球運(yùn)動(dòng)有較大影響時(shí)，物體做的就不是平拋運(yùn)動(dòng)了，平拋的規(guī)律就不能用了，所以④會(huì)引起實(shí)驗(yàn)誤差．
綜上所述會(huì)引起實(shí)驗(yàn)誤差的有①②④，故ACD錯(cuò)誤，B正確．
（3）如圖甲所示的演示實(shí)驗(yàn)中，A、B兩球同時(shí)落地，說明B球在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與A球相同，即平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)；
將兩個(gè)斜滑道固定在同一豎直面內(nèi)，最下端水平，把兩個(gè)質(zhì)量相等的小鋼球，從斜面的同一高度由靜止同時(shí)釋放，滑道2與光滑水平板銜接，則他將觀察到的現(xiàn)象是球1落到光滑水平板上并擊中球2，說明平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)．
（4）在豎直方向上，根據(jù)△y=2L=gT²得：T=$\sqrt{\frac{2L}{g}}=\sqrt{\frac{2×0.05}{10}}s=0.1s$，
則小球初速度為：${v}_{0}=\frac{3L}{T}=\frac{0.15}{0.1}m/s=1.5m/s$．
B點(diǎn)的豎直分速度為：${v}_{yB}=\frac{8L}{2T}=\frac{0.4}{0.2}m/s=2m/s$，
則B點(diǎn)的速度為：${v}_{B}=\sqrt{{{v}_{0}}^{2}+{{v}_{yB}}^{2}}$=$\sqrt{2.25+4}$m/s=2.5m/s．
故答案為：（1）B；（2）B；（3）平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上是自由落體運(yùn)動(dòng)，球1落到光滑水平板上并擊中球2，平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上是勻速直線運(yùn)動(dòng)；（4）A.0.1；B．　1.5；C.2.5．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理以及操作中的注意事項(xiàng)，知道平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向和豎直方向上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和推論靈活求解．