Question

9．三個(gè)同學(xué)根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)條件，進(jìn)行了“探究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)：

（1）甲同學(xué)采用如圖甲所示的裝置．用小錘打擊彈性金屬片，金屬片把A球沿水平方向彈出，同時(shí)B球被松開，自由下落，觀察到兩球同時(shí)落地，改變小錘打擊的力度，即改變A球被彈出時(shí)的速度，兩球仍然同時(shí)落地，這說明平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)．
（2）乙同學(xué)采用如圖乙所示的裝置，兩個(gè)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在軌道末端額定水平初速度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(shí)分別從軌道M、N的末端射出．實(shí)驗(yàn)可觀察到的現(xiàn)象應(yīng)是P、Q相撞．僅僅改變弧形軌道M的高度，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，仍能觀察到相同的現(xiàn)象，這說明平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)．
（3）丙同學(xué)采用頻閃照相法拍攝到如圖丙所示的小球做平拋運(yùn)動(dòng)的照片，圖中每個(gè)小方格的邊長為L=5cm，則由圖可求得拍攝時(shí)每0.1s曝光一次，該小球運(yùn)動(dòng)到圖中2位置時(shí)速度大小為2.5m/s（g取10m/s²）．

Answer 1

分析 （1）抓住兩球同時(shí)落地，得出豎直方向上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同，從而得出平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律．
（2）平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)，由此可得出觀察到的現(xiàn)象．
（3）根據(jù)豎直方向上連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差是一恒量求出相等的時(shí)間間隔，根據(jù)水平方向勻速運(yùn)動(dòng)可以求出平拋物體的初速度大小，根據(jù)豎直方向上某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出2點(diǎn)的豎直分速度，從而求出2點(diǎn)的速度．

解答 解：（1）在甲圖中，A球做平拋運(yùn)動(dòng)，B球做自由落體運(yùn)動(dòng)，無論打擊的力度多大，兩球都同時(shí)落地，則A球豎直方向上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與B球相同，即平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)．
（2）在乙圖中，P球到達(dá)底端后做平拋運(yùn)動(dòng)，Q球到達(dá)底端做勻速直線運(yùn)動(dòng)，P、Q兩球?qū)⑾嘧玻�知P球水平方向上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與Q球相同，即平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)．
（3）在豎直方向上，有：△y=2L=gT²，
解得：T=$\sqrt{\frac{2L}{g}}=\sqrt{\frac{2×0.05}{10}}=0.1s$．
則平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為：${v}_{0}=\frac{3L}{T}=\frac{0.15}{0.1}=1.5m/s$．
b點(diǎn)豎直方向上的分速度為：${v}_{by}=\frac{{y}_{ac}}{2T}=\frac{0.2}{0.1}=2m/s$．
則b點(diǎn)速度為v=$\sqrt{{{v}_{0}}^{2}+{{v}_{by}}^{2}}=\sqrt{1．{5}^{2}+{2}^{2}}=2.5m/s$．
故答案為：（1）平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)．
（2）P、Q相撞，平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)．
（3）0.1，2.5，

點(diǎn)評 該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的巧妙，有創(chuàng)新性，使復(fù)雜問題變得更直觀，因此在平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律探究活動(dòng)中不一定局限于課本實(shí)驗(yàn)的原理，要重視學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新，同時(shí)要加強(qiáng)對平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的理解和應(yīng)用．