Question

14．小張同學(xué)采用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置做“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)．
（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)下列哪些操作是必須的①③（填序號(hào)）．
①將斜槽軌道的末端調(diào)成水平．
②用天平稱出小球的質(zhì)量．
③每次都要讓小球從同一位置由靜止開始運(yùn)動(dòng)．
（2）小張同學(xué)在做平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)時(shí)得到了如圖2所示的物體運(yùn)動(dòng)軌跡，a、b、c三點(diǎn)的位置在運(yùn)動(dòng)軌跡上已標(biāo)出．則
①小球平拋的初速度為2m/s．（g=10m/s²）
②小球在b點(diǎn)瞬時(shí)速度v_b=2.5m/s．
③小球開始做平拋運(yùn)動(dòng)的位置坐標(biāo)為：x=-10cm，y=-1.25cm．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理和注意事項(xiàng)確定正確的操作步驟．
（2）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，結(jié)合水平位移和時(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)的速度．
根據(jù)速度時(shí)間公式求出拋出點(diǎn)到b點(diǎn)的時(shí)間，結(jié)合初速度和時(shí)間求出拋出點(diǎn)到b點(diǎn)的水平位移，從而得出拋出點(diǎn)的橫坐標(biāo)，根據(jù)位移時(shí)間公式求出拋出點(diǎn)到b點(diǎn)的高度，從而得出拋出點(diǎn)的縱坐標(biāo)．

解答 解：（1）①為了保證小球的初速度水平，斜槽的末端需調(diào)節(jié)水平，故①正確．
②該實(shí)驗(yàn)不需要測(cè)量小球的質(zhì)量，故②錯(cuò)誤．
③為了保證小球每次做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小相等，每次讓小球從斜槽的同一位置由靜止開始運(yùn)動(dòng)，故③正確．
故選：①③．
（2）①在豎直方向上，根據(jù)△y=gT²得：T=$\sqrt{\frac{△y}{g}}=\sqrt{\frac{0.2-0.1}{10}}s=0.1s$，則小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為：${v}_{0}=\frac{x}{T}=\frac{0.2}{0.1}m/s=2m/s$．
②小球在b點(diǎn)的豎直分速度為：${v}_{yb}=\frac{{y}_{ac}}{2T}=\frac{0.3}{0.2}m/s=1.5m/s$，b點(diǎn)的速度為：${v}_=\sqrt{{{v}_{0}}^{2}+{{v}_{yb}}^{2}}$=$\sqrt{4+2.25}$m/s=2.5m/s．
③拋出點(diǎn)到b點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為：$t=\frac{{v}_{yb}}{g}=\frac{1.5}{10}s-0.15s$，則拋出點(diǎn)到b點(diǎn)的水平位移為：x_b=v₀t=2×0.15m=0.3m=30cm，則拋出點(diǎn)的橫坐標(biāo)為：x=20-30cm=-10cm，
拋出點(diǎn)到b點(diǎn)的豎直位移為：${y}_=\frac{1}{2}g{t}^{2}=\frac{1}{2}×10×0.1{5}^{2}$m=0.1125m=11.5cm，則拋出點(diǎn)的縱坐標(biāo)為：y=10-11.25=-1.25cm．
故答案為：（1）①③，（2）①2，②2.5，③-10、-1.25．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道平拋運(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，難度不大．