Question

3．“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)的裝置如圖甲所示，讓小球多次沿同一軌道運(yùn)動(dòng)，通過描點(diǎn)法畫出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡．

（1）為了使小球在空中的運(yùn)動(dòng)軌跡保持不變，每次都應(yīng)該使小球在斜槽上的相同（選填“相同”或“不同”）位置滾下．
（2）為了使小球離開斜槽做平拋運(yùn)動(dòng)，斜槽軌道末端切線必須保持水平．
（3）如圖乙所示，某同學(xué)在豎直的白紙上記錄小球所經(jīng)過的多個(gè)位置O（O為小球平拋運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)）A、B、C、D，請你幫他畫出小球的運(yùn)動(dòng)軌跡．
（4）實(shí)驗(yàn)中測出以O(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn)，水平向右為x軸正方向，豎直向下為y軸正方向的坐標(biāo)系中C點(diǎn)的坐標(biāo)為（x₁，y₁），則小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小為${x}_{1}\sqrt{\frac{g}{2{y}_{1}}}$（用表示坐標(biāo)的字母和當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g表示）．

Answer 1

分析 根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理以及操作中的注意事項(xiàng)確定正確的操作步驟．根據(jù)圖中的點(diǎn)跡，用平滑曲線畫出小球的運(yùn)動(dòng)軌跡．
根據(jù)下降的高度求出平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，結(jié)合水平位移和時(shí)間求出小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度．

解答 解：（1）為了使小球在空中的運(yùn)動(dòng)軌跡保持不變，則需保證小球每次平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小不變，應(yīng)每次使小球在斜槽的相同位置由靜止?jié)L下．
（2）為了保證小球初速度水平，斜槽末端切線必須保持水平．
（3）用平滑曲線作出小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，如圖所示．
（4）根據(jù)${y}_{1}=\frac{1}{2}g{t}^{2}$得：$t=\sqrt{\frac{2{y}_{1}}{g}}$，
則小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為：v₀=$\frac{{x}_{1}}{t}$=${x}_{1}\sqrt{\frac{g}{2{y}_{1}}}$．
故答案為：（1）相同；（2）水平；（3）如圖所示；（4）${x}_{1}\sqrt{\frac{g}{2{y}_{1}}}$．

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理以及操作中的注意事項(xiàng)，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)公式靈活求解．