Question

20．請你由平拋運動原理設計測量彈射器彈丸出射初速度的實驗方法，提供的實驗器材：彈射器（含彈丸，見示意圖）；鐵架臺（帶有夾具）；刻度尺．
（1）畫出實驗示意圖；
（2）在安裝彈射器時應注意：彈射器必須保持水平；
（3）實驗中需要測量的量（并在示意圖中用字母標出）彈丸下降的高度y和水平射程x；
（4）由于彈射器每次射出的彈丸初速度不可能完全相等，在實驗中采取的方法是在不改變高度y的條件下進行多次實驗測量水平射程x，求得水平射程x的平均值$\overline{x}$，以減小誤差；
（5）計算公式：v₀=$\frac{\overline{x}}{\sqrt{\frac{2y}{g}}}$．

Answer 1

分析 平拋運動在水平方向上做勻速直線運動，在豎直方向上做自由落體運動，結合彈丸的水平位移和豎直位移求出平拋運動的初速度．

解答 解：（1）由平拋運動的實驗原理，可知使彈丸做平拋運動，通過測量下落高度可求出時間，再測水平位移可求出其做平拋運動的初速度，故實驗示意圖應如圖所示；
（2）為保證彈丸初速度沿水平方向，彈射器必須保持水平；
（3）應測出彈丸下降的高度y和水平射程x，如圖所示；
（4）在不改變高度y的條件下進行多次實驗測量水平射程x，求得水平射程x的平均值$\overline{x}$，以減小誤差；
（5）因為y=$\frac{1}{2}$gt²，所以t=$\sqrt{\frac{2y}{g}}$，又$\overline{x}$=v₀•t，
故v₀=$\frac{\overline{x}}{t}$=$\frac{\overline{x}}{\sqrt{\frac{2y}{g}}}$．
故答案為：（1）如圖所示．
（2）彈射器必須保持水平；
（3）彈丸下降的高度y和水平射程x；
（4）在不改變高度y的條件下進行多次實驗測量水平射程x，求得水平射程x的平均值$\overline{x}$，以減小誤差；
（5）v₀=$\frac{\overline{x}}{\sqrt{\frac{2y}{g}}}$．

點評 解決本題的關鍵知道平拋運動在水平方向和豎直方向上的運動規(guī)律，以及知道實驗中需要注意的事項．