Question

9．在“研究小球做平拋運動”的實驗中：
（1）安裝實驗裝置的過程中，斜槽末端的切線必須是水平的，這樣做的目的是B
A．保證小球飛出時，速度既不太大，也不太小
B．保證小球飛出時，初速度水平
C．保證小球在空中運動的時間每次都相等
D．保證小球運動的軌跡是一條拋物線
（2）在做“研究平拋運動”實驗中，引起實驗誤差的原因是B
①安裝斜槽時，斜槽末端切線方向不水平      ②確定Oy軸時，沒有用重垂線
③斜槽不是絕對光滑的，有一定摩擦          ④空氣阻力對小球運動有較大影響
A．①③B．①②④C．③④D．②④
（3）如圖甲所示的演示實驗中，A、B兩球同時落地，說明平拋運動在豎直方向上是自由落體運動，某同學設計了如下圖乙的實驗：將兩個斜滑道固定在同一豎直面內(nèi)，最下端水平，把兩個質量相等的小鋼球，從斜面的同一高度由靜止同時釋放，滑道2與光滑水平板銜接，則他將觀察到的現(xiàn)象是球1落到光滑水平板上并擊中球2，這說明平拋運動在水平方向上是勻速直線運動

（4）該同學采用頻閃照相機拍攝到如圖丙所示的小球做平拋運動的照片，圖中背景方格的邊長為L=5cm，A．B．C是攝下的三個小球位置，如果取g=10m/s²，那么：
A．照相機拍攝時每0.1s曝光一次；
B．小球做平拋運動的初速度的計算式為v_o=$\frac{3\sqrt{2gL}}{2}$（用L、g表示），其值是1.5m/s．

Answer 1

分析 （1）在實驗中讓小球在固定斜槽滾下后，做平拋運動，記錄下平拋后運動軌跡．然后在運動軌跡上標出特殊點，對此進行處理，由于是同一個軌跡，因此要求拋出的小球初速度是相同的，所以在實驗時必須確保拋出速度方向是水平的，同時固定的斜槽要在豎直面．
（2）在做平拋物體運動的實驗中，實驗成功的關鍵是小球每次能否以相同的水平速度做平拋運動，在具體操作中，無論是影響水平方向的運動，還是影響豎直方向上的運動，都會引起實驗誤差．
（3）在甲實驗中，兩球始終同時落地，則豎直方向上的運動規(guī)律相同，在乙實驗中，兩球相撞，知兩球在水平方向上的運動規(guī)律相同．
（4）平拋運動水平方向勻速直線運動，豎直方向自由落體運動；解答本題的突破口是利用在豎直方向上連續(xù)相等時間內(nèi)的位移差等于常數(shù)解出閃光周期，然后進一步根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律、推論求解．
平拋運動豎直方向是自由落體運動，對于豎直方向根據(jù)△y=gT²求出時間單位T．對于水平方向由公式v₀=$\frac{x}{t}$求出初速度．

解答 解：（1）研究平拋運動的實驗很關鍵的地方是要保證小球能夠水平飛出，只有水平飛出時小球才做平拋運動，故ABD錯誤，C正確．
（2）：①當斜槽末端切線沒有調(diào)整水平時，小球脫離槽口后并非做平拋運動，但在實驗中，仍按平拋運動分析處理數(shù)據(jù)，會造成較大誤差，故斜槽末端切線不水平會造成誤差；
②確定Oy軸時，沒有用重錘線，就不能調(diào)節(jié)斜槽末端切線水平，和①類似，所以②會引起實驗誤差；
③只要讓它從同一高度、無初速開始運動，在相同的情形下，即使球與槽之間存在摩擦力，仍能保證球做平拋運動的初速度相同，因此，斜槽軌道不必要光滑，所以③不會引起實驗誤差．
④空氣阻力對小球運動有較大影響時，物體做的就不是平拋運動了，平拋的規(guī)律就不能用了，所以④會引起實驗誤差．
綜上所述會引起實驗誤差的有①②④，故ACD錯誤，B正確．
（3）用小錘打擊彈性金屬片，B球就水平飛出，同時A球被松開，做自由落體運動，兩球同時落到地面，知B球豎直方向上的運動規(guī)律與A球相同，即平拋運動豎直方向上做自由落體運動．
把兩個質量相等的小鋼球從斜面的同一高度由靜止同時釋放，滑道2與光滑水平板吻接，則將觀察到的現(xiàn)象是球1落到水平木板上擊中球2，知1球在水平方向上的運動規(guī)律與2球相同，即平拋運動在水平方向上做勻速直線運動．
（4）在豎直方向上有：△h=5L-3L=gT²，
解得：T=$\sqrt{\frac{2L}{g}}$=$\sqrt{\frac{2×0.05}{10}}$=0.1s
水平方向：3L=v₀t，
故v₀=$\frac{3L}{T}$=$\frac{3\sqrt{2gL}}{2}$
代入數(shù)據(jù)，解得v₀=1.5m/s．
故答案為：（1）B；
（2）B；
（3）平拋運動在豎直方向上是自由落體運動，球1落到光滑水平板上并擊中球2，平拋運動在水平方向上是勻速直線運動；
（4）0.1，$\frac{3\sqrt{2gL}}{2}$，1.5．

點評 （1、4）在實驗中如何實現(xiàn)讓小球做平拋運動是關鍵，因此實驗中關鍵是斜槽末端槽口的切線保持水平及固定后的斜槽要豎直．對于平拋運動問題，一定明確其水平和豎直方向運動特點，尤其是在豎直方向熟練應用勻變速直線運動的規(guī)律和推論解題．
（2）研究平拋物體運動的規(guī)律，在實驗時就要保證物體做的是平拋運動，特別是初速度，由于需要多次的運動，還要保證每次的平拋初速度在水平方向且相同，所有對實驗各個方面的要求都要做到．
（3）解決本題的關鍵知道平拋運動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．