Question

研究平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，我們用到如圖（1）的裝置，將兩個(gè)完全相同的斜槽固定在同一豎直面內(nèi)，它們的最下端水平．把兩個(gè)質(zhì)量相等的小鋼球，從斜面的頂點(diǎn)由靜止同時(shí)釋放，斜槽2的水平軌道末端與光滑水平面吻合．可以觀察到現(xiàn)象：

兩球在2的水平軌道上相碰

，這說明：

平拋運(yùn)動(dòng)的水平分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)

．同時(shí)我們還用到如圖（2）的裝置（裝置離地面足夠高），小球2與斜槽末端在同一水平線上．將小球1從任意高度釋放，當(dāng)它到達(dá)斜槽末端時(shí)釋放小球2；再水平移動(dòng)小球2，重復(fù)上述過程．可以觀察到現(xiàn)象：

兩次實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)小球都能在空中相碰

，這說明：

平拋運(yùn)動(dòng)的豎直分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)

．本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是如何確保小球1水平拋出時(shí)小球2能同時(shí)釋放，這就需要一個(gè)控制裝置．我們可以設(shè)置一個(gè)發(fā)射器（ 即一個(gè)光源），讓接收器接收它發(fā)出的光時(shí)去控制電磁鐵吸住小球2．當(dāng)小球1從斜槽末端經(jīng)過時(shí)將發(fā)射器發(fā)出的光擋住，接收器未收到光信號(hào)就控制電磁停止工作，小球2落下．

Answer 1

分析：圖（1）中兩鋼球從斜面的同一高度由靜止同時(shí)釋放，球2離開斜面后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，球1做平拋運(yùn)動(dòng)，通過觀察兩球是否發(fā)生碰撞，從而確定平拋在水平方向的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)；圖（2）中球1與球2同時(shí)釋放，同時(shí)落地，由于球2做自由落體運(yùn)動(dòng)，球1做平拋運(yùn)動(dòng)，說明球1的豎直分運(yùn)動(dòng)與球2相同．

解答：解：圖（1）觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是球1將在水平軌道上擊中球2，可知平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與球2的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同，知平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上的分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)．
圖（2）中球1與球2同時(shí)釋放，同時(shí)落地，時(shí)間相同；球1做平拋運(yùn)動(dòng)，球2做自由落體運(yùn)動(dòng)；將球1的運(yùn)動(dòng)沿水平方向和豎直方向正交分解，兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)同時(shí)發(fā)生，具有等時(shí)性，因而球1的豎直分運(yùn)動(dòng)與球2時(shí)間相等，改變整個(gè)裝置的高度H做同樣的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)小球都能在空中相碰，說明了平拋運(yùn)動(dòng)的豎直分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)．
故答案為：兩球在2的水平軌道上相碰；平拋運(yùn)動(dòng)的水平分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)；兩次實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)小球都能在空中相碰；平拋運(yùn)動(dòng)的豎直分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)．

點(diǎn)評(píng)：本題研究平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向和豎直方向兩個(gè)方向分運(yùn)動(dòng)的情況，采用比較法，考查對實(shí)驗(yàn)原理和方法的理解能力．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．