Question

20．在“研究平拋物體運動”的實驗中，可以描繪平拋物體運動軌跡和求物體的平拋初速度．實驗簡要步驟如下：
A．安裝好器材，注意斜槽末端水平和平板豎直，記下斜槽末端O點和過O點的豎直線，檢測斜槽末端水平
B．讓小球多次從同一位置上滾下，記下小球穿過卡片孔的一系列位置；
C．取下白紙，以O為原點，以豎直線為軸建立坐標系，用平滑曲線畫平拋軌跡．
D．測出曲線上某點的坐標x、y，用v₀=$x\sqrt{\frac{g}{2y}}$算出該小球的平拋初速度，實驗需要對多個點求v₀的值，然后求它們的平均值．
E．如圖為一小球做平拋運動的閃光照相照片的一部分，圖中背景方格的邊長為5cm，如果取g=10m/s²，
那么：（1）閃光頻率是10$\sqrt{2}$Hz．
（2）小球運動中水平分速度的大小是$\frac{3\sqrt{2}}{2}$ m/s．

Answer 1

分析 讓小球多次從同一位置上靜止?jié)L下，目的是保證小球多次做平拋運動的初速度相等，這樣目的是為了保證軌跡相同，平拋運動分解為：水平方向的勻速直線運動，豎直方向的自由落體運動，根據(jù)平拋運動的特點即可求解初速度的表達式，根據(jù)豎直方向上相等時間內(nèi)的位移之差是一恒量求出相等的時間間隔，結合水平位移和時間間隔求出平拋運動的初速度，即水平分速度．

解答 解：B、為了讓小球初速度相同，小球每次從斜槽的同一位置由靜止釋放．
D、根據(jù)y=$\frac{1}{2}$gt²得，
t=$\sqrt{\frac{2y}{g}}$，
則初速度v₀=$\frac{x}{t}=x\sqrt{\frac{g}{2y}}$．
（1）在豎直方向上有：△h=gT²，其中△h=（5-4）×5=5cm=0.05m，
代入求得：T=$\frac{\sqrt{2}}{20}$s．
所以：f=$\frac{1}{T}$=10$\sqrt{2}$Hz
（2）水平方向：x=v₀t，其中x=3L=0.15m，故v₀=$\frac{0.15}{\frac{\sqrt{2}}{20}}=\frac{3\sqrt{2}}{2}m/s$．
故答案為：B、同一；D、$x\sqrt{\frac{g}{2y}}$，（1）10$\sqrt{2}$，（2）$\frac{3\sqrt{2}}{2}$．

點評 關于平拋運動實驗要掌握實驗的注意事項、實驗步驟、實驗原理．平拋運動分解為：水平方向的勻速直線運動，豎直方向的自由落體運動，尤其是注意應用勻變速直線運動規(guī)律解決平拋運動問題．