Question

9．三個同學根據不同的實驗條件，進行了“探究平拋運動規(guī)律”的實驗：

（1）甲同學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B球被松開，自由下落，觀察到兩球同時落地，改變小錘打擊的力度，即改變A球被彈出時的速度，兩球仍然同時落地，這說明平拋運動在豎直方向上做自由落體運動．
（2）乙同學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同時分別從軌道M、N的末端射出．實驗可觀察到的現(xiàn)象應是P、Q相撞．僅僅改變弧形軌道M的高度，重復上述實驗，仍能觀察到相同的現(xiàn)象，這說明平拋運動在水平方向上做勻速直線運動．
（3）丙同學采用頻閃照相法拍攝到如圖丙所示的小球做平拋運動的照片，圖中每個小方格的邊長為L=5cm，則由圖可求得拍攝時每0.1s曝光一次，該小球運動到圖中2位置時速度大小為2.5m/s（g取10m/s²）．

Answer 1

分析 （1）抓住兩球同時落地，得出豎直方向上的運動規(guī)律相同，從而得出平拋運動在豎直方向上的運動規(guī)律．
（2）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，由此可得出觀察到的現(xiàn)象．
（3）根據豎直方向上連續(xù)相等時間內的位移之差是一恒量求出相等的時間間隔，根據水平方向勻速運動可以求出平拋物體的初速度大小，根據豎直方向上某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出2點的豎直分速度，從而求出2點的速度．

解答 解：（1）在甲圖中，A球做平拋運動，B球做自由落體運動，無論打擊的力度多大，兩球都同時落地，則A球豎直方向上的運動規(guī)律與B球相同，即平拋運動在豎直方向上做自由落體運動．
（2）在乙圖中，P球到達底端后做平拋運動，Q球到達底端做勻速直線運動，P、Q兩球將相撞，知P球水平方向上的運動規(guī)律與Q球相同，即平拋運動在水平方向上做勻速直線運動．
（3）在豎直方向上，有：△y=2L=gT²，
解得：T=$\sqrt{\frac{2L}{g}}=\sqrt{\frac{2×0.05}{10}}=0.1s$．
則平拋運動的初速度為：${v}_{0}=\frac{3L}{T}=\frac{0.15}{0.1}=1.5m/s$．
b點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）平拋運動在豎直方向上做自由落體運動．
（2）P、Q相撞，平拋運動在水平方向上做勻速直線運動．
（3）0.1，2.5，

點評 該實驗設計的巧妙，有創(chuàng)新性，使復雜問題變得更直觀，因此在平拋運動的規(guī)律探究活動中不一定局限于課本實驗的原理，要重視學生對實驗的創(chuàng)新，同時要加強對平拋運動規(guī)律的理解和應用．