Question

18．三個同學(xué)根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)條件，進(jìn)行“探究平拋運(yùn)動規(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B球被松開，自由下落，觀察到兩球同時落地，改變小錘打擊的力度，即改變A球被彈出時的速度，兩球仍然同時落地，這說明平拋運(yùn)動在豎直方向上是自由落體運(yùn)動．
（2）乙同學(xué)采用如圖（2）所示的裝置．兩個相同的可忽略摩擦的弧形軌道M、N，分別用于發(fā)射小鐵球 P、Q，其中M、N的末端均與水平面相切；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球落地時剛好和Q球相遇．保持A、C高度及其它條件不變，僅改變弧形軌道M的彎曲程度，（如圖虛線所示）重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，仍能觀察到相同的現(xiàn)象，這說明平拋運(yùn)動在水平方向上是勻速運(yùn)動．
（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”的照片．圖中每個小方格的邊長為1.25cm，由圖可求得該小球平拋運(yùn)動初速度大小為0.71m/s（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）探究平拋運(yùn)動的規(guī)律中，實(shí)驗(yàn)甲同時讓A球做平拋運(yùn)動，B球做自由落體運(yùn)動．若兩小球同時落地，則說明平拋運(yùn)動豎直方向是自由落體運(yùn)動．
（2）實(shí)驗(yàn)乙同時讓P球做平拋運(yùn)動，Q球做勻速運(yùn)動．若兩小球相碰，則說明平拋運(yùn)動水平方向是勻速運(yùn)動．
（3）用頻閃照相儀得到的圖片，它們間的時間是相等，但1的位置并不一定是拋出點(diǎn)．所以處理時1位置的豎直方向有初速度．因此利用在相等的時間內(nèi)位移之差是恒定的，結(jié)合重力加速度可求出它們間的時間．再利用水平方向的位移結(jié)合時間可算出拋出速度．

解答 解：（1）在打擊金屬片時，兩小球同時做平拋運(yùn)動與自由落體運(yùn)動．結(jié)果同時落地，則說明平拋運(yùn)動豎直方向是自由落體運(yùn)動．
故答案為：平拋運(yùn)動的豎直分運(yùn)動是自由落體運(yùn)動．
（2）讓兩小球從相同的弧形軌道上相同高度滾下，從而使兩小球同時滾離軌道并具有相同的速度．小球P做平拋運(yùn)動，小球Q做勻速直線運(yùn)動，當(dāng)兩小球相遇時則說明小球平拋運(yùn)動水平方向是勻速直線運(yùn)動．當(dāng)同時改變兩小球滾下的高度時，仍能相碰，則說明平拋運(yùn)動水平方向總是勻速直線運(yùn)動．
故答案為：P球落地時剛好和Q球相遇，平拋運(yùn)動的水平分運(yùn)動是勻速直線運(yùn)動．
（3）平拋運(yùn)動可看成豎直方向自由落體運(yùn)動與水平方向勻速直線運(yùn)動；
在豎直方向：由△h=gt²可得：t=$\sqrt{\frac{L}{g}}$=$\sqrt{\frac{0.0125}{10}}$=0.035s
水平方向：由x=v₀t得：
v₀=$\frac{2L}{t}$=$\frac{2×0.0125}{0.035}$=0.71m/s
故答案為：（1）平拋運(yùn)動在豎直方向上是自由落體運(yùn)動；
（2）P球落地時剛好和Q球相遇，平拋運(yùn)動在水平方向上是勻速運(yùn)動；
（3）0.71．

點(diǎn)評 通過實(shí)驗(yàn)探究出平拋運(yùn)動處理的規(guī)律，并掌握了運(yùn)動的合成與分解，同時運(yùn)用運(yùn)動學(xué)公式解題，難度適中