Question

4．在研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，為了正確描繪出小球平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，在固定弧形斜槽時(shí)，應(yīng)注意使斜槽末端切線方向保持水平；實(shí)驗(yàn)時(shí)，每次使小球由靜止?jié)L下都應(yīng)注意從同一高度．某同學(xué)在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，只記錄了小球在運(yùn)動(dòng)過程中的A、B、C三點(diǎn)的位置，取A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立直角坐標(biāo)系（y軸為鉛直方向），各點(diǎn)的坐標(biāo)如圖所示．g取10m/s²．則小球拋出點(diǎn)的坐標(biāo)是（-20，-5）；小球經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)的速度大小是2$\sqrt{2}$m/s．（結(jié)果可以用根式表示）

Answer 1

分析 保證小球做平拋運(yùn)動(dòng)必須通過調(diào)節(jié)使斜槽的末端保持水平，因?yàn)橐�畫同一運(yùn)動(dòng)的軌跡，必須每次釋放小球的位置相同，且由靜止釋放，以保證獲得相同的初速度，實(shí)驗(yàn)要求小球滾下時(shí)不能碰到木板平面，避免因摩擦而使運(yùn)動(dòng)軌跡改變，最后軌跡應(yīng)連成平滑的曲線．

解答 解：通過調(diào)節(jié)使斜槽末端保持水平，是為了保證小球做平拋運(yùn)動(dòng)，因?yàn)橐�畫同一運(yùn)動(dòng)的軌跡，必須每次釋放小球的位置相同，且由靜止釋放，以保證獲得相同的初速度；
根據(jù)△y=gT²得：T=$\sqrt{\frac{△y}{g}}$=$\sqrt{\frac{0.4-0.15-0.15}{10}}$=0.1s
則平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為：v₀=$\frac{x}{T}$=$\frac{0.2}{0.1}$=2m/s
B點(diǎn)豎直方向上的分速度為：v_y=$\frac{{y}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.40}{0.2}$=2m/s
則B點(diǎn)的速度為：v_B=$\sqrt{{v}_{0}^{2}+{v}_{y}^{2}}$=$\sqrt{{2}^{2}+{2}^{2}}$=2$\sqrt{2}$m/s
則小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的時(shí)間為：t=$\frac{{v}_{y}}{g}$=0.2s
所以B點(diǎn)的水平位移為：x=v₀t=0.4m=40cm，
豎直位移為：y=$\frac{1}{2}$gt²=$\frac{1}{2}$×10×0.04=20cm
所以小球拋出點(diǎn)的位置橫坐標(biāo)為：20-40cm=-20cm，縱坐標(biāo)為：15-20cm=-5cm．
所以小球拋出點(diǎn)的位置坐標(biāo)為（-20cm，-5cm）．
故答案為：斜槽末端切線方向保持水平；從同一高度；（-20，-5）； 2$\sqrt{2}$m/s．

點(diǎn)評(píng) 解決平拋實(shí)驗(yàn)問題時(shí)，要特別注意實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)，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，要注重學(xué)生對(duì)探究原理的理解，提高解決問題的能力．