Question

圖1（a）是一個(gè)能夠顯示平拋運(yùn)動(dòng)及其特點(diǎn)的演示實(shí)驗(yàn)，用小錘敲擊彈性金屬片，小球A就沿水平方向飛出，做平拋運(yùn)動(dòng)；同時(shí)小球B被松開(kāi)，做自由落體運(yùn)動(dòng)．圖1（b）是該裝置一次實(shí)驗(yàn)的數(shù)碼連拍照片，同時(shí)顯示了A、B球分別做平拋運(yùn)動(dòng)和自由落體運(yùn)動(dòng)的軌跡．
（1）由圖1（b）的數(shù)碼連拍照片分析可知，做平拋運(yùn)動(dòng)的A球離開(kāi)軌道后在豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是

自由落體運(yùn)動(dòng)

．

（2）現(xiàn)在重新設(shè)計(jì)該實(shí)驗(yàn)，如圖2所示，光源位于S點(diǎn)，緊靠著光源的前方有一個(gè)小球A，光照射A球時(shí)在豎直屏幕上形成影子P．現(xiàn)打開(kāi)數(shù)碼相機(jī)，同時(shí)將小球向著垂直于屏幕的方向水平拋出，不計(jì)空氣阻力，小球的影像P在屏幕上移動(dòng)情況即被數(shù)碼相機(jī)用連拍功能（每隔相同的時(shí)間自動(dòng)拍攝一次）拍攝下來(lái)，如圖3所示．則小球的影像P在屏上移動(dòng)情況應(yīng)當(dāng)是圖4中的

d

（選填“（c）”或“（d）”）．
（3）如果圖2中小球A水平拋出的初速度為lm/s，SP=L=0.5m，經(jīng)過(guò)0.2s小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)在屏幕上留下的影子假設(shè)為Q，則Q點(diǎn)沿著屏幕向下運(yùn)動(dòng)的速度大小為

2.5

 m/s．

Answer 1

分析：（1）球沿水平方向拋出做平拋運(yùn)動(dòng)，同時(shí)B球被松開(kāi)，自由下落做自由落體運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)每次兩球都同時(shí)落地，只能說(shuō)明平拋豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)．
（2）設(shè)經(jīng)過(guò)時(shí)間t照相機(jī)拍攝一次，從拋出開(kāi)始經(jīng)時(shí)間t后到達(dá)C點(diǎn)，經(jīng)時(shí)間2t后經(jīng)過(guò)B點(diǎn)，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)及幾何關(guān)系求出影子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律即可判斷；
（3）根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)及幾何關(guān)系求出經(jīng)過(guò)0.2s小球影子的長(zhǎng)度，進(jìn)而求出速度．

解答：解：（1）本實(shí)驗(yàn)中A做平拋運(yùn)動(dòng)，B做自由落體運(yùn)動(dòng)，同一時(shí)刻兩球處于同一高度，說(shuō)明豎直方向運(yùn)動(dòng)情況相同，所以A豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)．
（2）設(shè)經(jīng)過(guò)時(shí)間t照相機(jī)拍攝一次，從拋出開(kāi)始經(jīng)時(shí)間t后到達(dá)C點(diǎn)，經(jīng)時(shí)間2t后經(jīng)過(guò)B點(diǎn)，如圖所示：

根據(jù)幾何關(guān)系有：

CE

GP

=

AE

AP

①

BF

QP

=

AF

AP

②
水平方向做勻速運(yùn)動(dòng)，所以

AE

AF

=

1

2

③
豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，所以

CE

BF

=

1 2 gt2

1 2 g(2t)2

=

1

4

④
由①②③④得：

PG

PQ

=

1

2

即PG=GQ
所以小球的影像P在屏上移動(dòng)情況應(yīng)當(dāng)是等間距的，故選d
（3）水平方向做勻速運(yùn)動(dòng)，所以AF=1×0.2=0.2m
豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，所以BF=

1

2

gt2=

1

2

×10×0.04m=0.2m
根據(jù)幾何關(guān)系得：

BF

QP

=

AF

AP

解得：PQ=0.5m
由（2）的分析可知：小球的影像P在屏上做勻速運(yùn)動(dòng)，所以v=

PQ

t

=

0.5

0.2

m/s=2.5m/s
故答案為：（1）自由落體運(yùn)動(dòng)； （2）（d）；（3）2.5

點(diǎn)評(píng)：對(duì)于平拋運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，一定明確其水平和豎直方向運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，尤其是在豎直方向熟練應(yīng)用勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和推論解題，注意幾何關(guān)系在解題中的應(yīng)用，難度適中．