Question

3．三個同學根據(jù)不同的實驗條件，進行了探究平拋運動規(guī)律的實驗：
（1）甲同學采用如圖甲所示的裝置．用小錘擊打彈性金屬片，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，這說明平拋運動的物體在豎直方向上做自由落體運動．

（2）乙同學采用如圖乙所示的裝置．兩個相同的弧形軌道M、N分別用于發(fā)射小鐵球P、Q，其中N的末端可看做與光滑的水平板相切，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在軌道末端的水平初速度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，使兩小球能以相同的初速度v₀同時分別從軌道M、N的末端射出．實驗可觀察到的現(xiàn)象應是P球擊中Q球．僅僅改變弧形軌道M的高度，重復上述實驗，仍能觀察到相同的現(xiàn)象，這說明平拋運動的物體在水平方向上做勻速直線運動．
（3）丙同學采用頻閃照相法拍攝到如圖丙所示的小球做平拋運動的照片，圖中每個小方格的邊長為L=1.25cm，則由圖可求得拍攝時每3.57×10^-2s曝光一次，該小球做平拋運動的初速度大小為0.7m/s．（g=9.8m/s²）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)A球的豎直分運動與B球的運動相同得出平拋運動豎直分運動是自由落體運動．
（2）根據(jù)P球水平方向上的分運動與Q球相同，得出平拋運動水平分運動是勻速直線運動．
（3）根據(jù)豎直方向上連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差是一恒量求出相等的時間間隔，結(jié)合水平位移和時間間隔求出平拋運動的初速度．

解答 解：（1）兩球同時落地，知A球在豎直方向上的運動規(guī)律與B球相同，即平拋運動在豎直方向上做自由落體運動．
（2）切斷電源，使兩小球能以相同的初速度v₀同時分別從軌道M、N的末端射出．實驗可觀察到的現(xiàn)象應是P球擊中Q球，可知P球在水平方向上的運動規(guī)律與Q球相同，即平拋運動在水平方向上做勻速直線運動．
（3）因為小球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．
很快△y=gT²，即L=gT ²，解得T=$\sqrt{\frac{L}{g}}=\sqrt{\frac{1.25×1{0}^{-2}}{9.8}}s$=3.57×10^-2s
又因為2L=v₀T，解得v₀=$\frac{2L}{T}$=2$\sqrt{gL}$，代入L、g的值得v₀=0.7m/s．
故答案為：（1）平拋運動的物體在豎直方向上做自由落體運動，（2）P球擊中Q球，平拋運動的物體在水平方向上做勻速直線運動，（3）3.57×10^-2，0.7．

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，結(jié)合運動學公式和推論靈活求解，難度不大．