Question

2．三個(gè)同學(xué)根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)條件，進(jìn)行了“探究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)：

（1）甲同學(xué)采用如圖（1）所示的裝置．用小錘打擊彈性金屬片，金屬片把A球沿水平方向彈出，同時(shí)B球被松開(kāi)，自由下落，觀察到兩球同時(shí)落地，改變小錘打擊的力度，即改變A球被彈出時(shí)的速度，兩球仍然同時(shí)落地，這說(shuō)明平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)．
（2）乙同學(xué)采用如圖（2）所示的裝置．兩個(gè)相同的弧形軌道M、N，分別用于發(fā)射小鐵球 P、Q，其中N的末端與可看作光滑的水平板相切；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，使兩小鐵球能以相同的初速度v₀同時(shí)分別從軌道M、N的下端射出．實(shí)驗(yàn)可觀察到的現(xiàn)象應(yīng)是P球落地時(shí)剛好和Q球相遇；僅僅改變弧形軌道M的高度，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，仍能觀察到相同的現(xiàn)象，這說(shuō)明平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)．
（3）丙同學(xué)采用頻閃攝影的方法拍攝到如圖（3）所示的“小球做平拋運(yùn)動(dòng)”的照片．圖中每個(gè)小方格的邊長(zhǎng)為10cm，則由圖可求得拍攝時(shí)每0.1s曝光一次，該小球運(yùn)動(dòng)到圖中位置2時(shí)速度大小為2.5m/s（g取10m/s²）．

Answer 1

分析 （1）同時(shí)讓A球做平拋運(yùn)動(dòng)，B球做自由落體運(yùn)動(dòng)．若兩小球同時(shí)落地，則說(shuō)明平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向是自由落體運(yùn)動(dòng)．
（2）同時(shí)讓P球做平拋運(yùn)動(dòng)，Q球做勻速運(yùn)動(dòng)，若兩小球相碰，則說(shuō)明平拋運(yùn)動(dòng)水平方向是勻速運(yùn)動(dòng)．
（3）平拋運(yùn)動(dòng)可以分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)與豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上應(yīng)用勻變速運(yùn)動(dòng)的推論可以求出頻閃照相的時(shí)間間隔，由勻速運(yùn)動(dòng)的速度公式可以求出小球的初速度；由勻變速運(yùn)動(dòng)的推論可以求出瞬時(shí)速度，然后求出小球的速度．

解答 解：（1）在打擊金屬片時(shí)，金屬片把A球沿水平方向彈出，做平拋運(yùn)動(dòng)，同時(shí)B球被松開(kāi)，做自由落體運(yùn)動(dòng)，兩小球同時(shí)落地，說(shuō)明A球與B球在豎直方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同，即：說(shuō)明平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向是自由落體運(yùn)動(dòng)．
（2）兩小鐵球P、Q能以相同的初速度同時(shí)分別從軌道下端水平射出，小球P做平拋運(yùn)動(dòng)，小球Q在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，可以看到：P球落地時(shí)剛好和Q球相遇；當(dāng)同時(shí)改變兩小球滾下的高度時(shí)，仍能相碰，這說(shuō)明：初速度相同時(shí)，平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與勻速運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同，即：說(shuō)明平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)．
（3）平拋運(yùn)動(dòng)可看成豎直方向自由落體運(yùn)動(dòng)與水平方向勻速直線運(yùn)動(dòng)；
在豎直方向：由△h=gt²可得：
t=$\sqrt{\frac{0.1}{10}}=0.1s$
水平方向：由x=v₀t得：
v₀=$\frac{2×0.1}{0.1}=2m/s$
2位置豎直方向速度為：${v}_{y}=\frac{{h}_{13}}{2t}=\frac{0.3}{0.2}=1.5m/s$
所以打點(diǎn)2的速度為：${v}_{2}=\sqrt{{{v}_{0}}^{2}{{+v}_{y}}^{2}}=\sqrt{{2}^{2}+1．{5}^{2}}=2.5m/s$
故答案為：（1）平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)；
（2）P球落地時(shí)剛好和Q球相遇；平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)；
（3）0.1，2.5．

點(diǎn)評(píng) 該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的巧妙，有創(chuàng)新性，使復(fù)雜問(wèn)題變得更直觀，因此在平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律探究活動(dòng)中不一定局限于課本實(shí)驗(yàn)的原理，要重視學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新．