Question

8．在做“研究平物體的運動”實驗時：已知平拋物體的運動規(guī)律可以概括為兩點：①水平方向做勻速直線運動；②豎直方向做自由落體運動．現(xiàn)有甲、乙、丙三位同學(xué)根據(jù)不同的實驗條件，進(jìn)行了平拋運動規(guī)律的探究：
（1）甲同學(xué)采取如圖甲所示的裝置，用小錘采用不同的力擊打彈性金屬片，金屬片把A 球沿水平方向彈出，同時B球松開自由下落，它觀察到的現(xiàn)象是A、B兩球同時落地，這一現(xiàn)象可以說明上述第②點規(guī)律．
（2）乙同學(xué)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(yīng)是兩球相碰．僅僅改變弧形軌道M的高度，重復(fù)上述實驗，仍能觀察到相同的現(xiàn)象，這一現(xiàn)象又可以說法上述第①點規(guī)律．
（3）丙同學(xué)采用如圖丙所示的裝置，做“研究平拋物體的運動”的實驗，通過描點法畫出小球平拋運動軌跡，并求出平拋運動初速度．
①關(guān)于這個實驗，以下說法正確的是BCD
A．小球釋放的初始位置越高越好
B．每次小球要從同一高度由靜止釋放
C．實驗前要用重垂線檢查坐標(biāo)紙上的豎線是否豎直D．小球在平拋運動中要靠近但不接觸木板
②某同學(xué)在描繪平拋運動軌跡時，得到的部分軌跡曲線如圖丁所示．在曲線上取A、B、C三個點，測量得到A、B、C三點間豎直距離h₁=10.20cm，h₂=20.20cm，A、B、C三點間水平距離x₁=x₂=12.40cm，取g=10m/s²，則小球平拋運動的初速度大小為1.24m/s．（保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）抓住兩球同時落地，得出平拋運動在豎直方向上的運動規(guī)律；
（2）抓住兩球相碰得出平拋運動在水平方向上的運動規(guī)律；
（3）根據(jù)實驗的原理和操作中的注意事項確定正確的操作步驟．
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初速度．

解答 解：（1）甲同學(xué)采取如圖甲所示的裝置，用小錘采用不同的力擊打彈性金屬片，金屬片把A 球沿水平方向彈出，同時B球松開自由下落，它觀察到的現(xiàn)象是A、B兩球同時落地，這一現(xiàn)象說明平拋運動在豎直方向上做自由落體運動．
（2）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(yīng)是兩球相碰，這一現(xiàn)象說明平拋運動在水平方向上做勻速直線運動．
（3）①A、為了保證小的初速度相等，每次讓小球從斜槽的同一位置由靜止釋放，釋放位置不是越高越好，故A錯誤，B正確．
C、實驗前要用重垂線檢查坐標(biāo)紙上的豎線是否豎直，故C正確．
D、小球在平拋運動中要靠近但不接觸木板，防止摩擦改變小球的運動軌跡，故D正確．
故選：BCD．
②在豎直方向上，根據(jù)${h}_{2}-{h}_{1}=g{T}^{2}$得：T=$\sqrt{\frac{{h}_{2}-{h}_{1}}{g}}=\sqrt{\frac{0.202-0.102}{10}}s=0.1s$，
則初速度為：${v}_{0}=\frac{{x}_{1}}{T}=\frac{0.124}{0.1}m/s=1.24m/s$．
故答案為：（1）A、B 兩球同時落地，②，（2）兩球相碰，①，（3）①BCD，②1.24．

點評 解決本題的關(guān)鍵知道實驗的原理以及注意事項，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(xué)公式和推論靈活求解．