Question

2．三個(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．用小錘擊打彈性金屬片，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，這說明在豎直方向上的分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(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的末端可看作與光滑的水平長板相切，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在軌道出口處的水平初速度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球落地時(shí)剛好和Q球相遇．實(shí)驗(yàn)中僅僅改變弧形軌道M的高度，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，可觀察到：與上述相同的現(xiàn)象是相同；不同的現(xiàn)象是：相遇時(shí)間變短，這表明平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)．
（3）丙同學(xué)采用頻閃攝影的方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=1.25cm，則由圖可求得拍攝時(shí)每0.035 s曝光一次，該小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小為0.7 m/s．（g=9.8m/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．

解答 解：（1）因?yàn)锳、B兩球始終同時(shí)落地，知A球在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與B球的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同，即平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上的分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)．
（2）兩小鐵球P、Q能以相同的初速度同時(shí)分別從軌道下端水平射出，小球P做平拋運(yùn)動(dòng)，小球Q在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，可以看到：P球落地時(shí)剛好和Q球相遇；當(dāng)同時(shí)改變兩小球滾下的高度時(shí)，相同現(xiàn)象是：仍能相碰；不同現(xiàn)象是：相遇時(shí)間不同；因此這說明：初速度相同時(shí)，平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與勻速運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同，即：說明平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)．
（3）根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)△y=L=gT²得：
T=$\sqrt{\frac{△y}{g}}$=$\sqrt{\frac{L}{g}}$=$\sqrt{\frac{1.25×1{0}^{-2}}{9.8}}$=0.036s
小球水平方向勻速運(yùn)動(dòng)，因此有：
v₀=$\frac{x}{T}$=$\frac{2×1.25×1{0}^{-2}}{0.036}$≈0.7m/s
故答案為：（1）在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)；
（2）P球落地時(shí)剛好和Q球相遇，相同，相遇時(shí)間變短，在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)；
（3）0.036，0.7．

點(diǎn)評(píng) 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(duì)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新，同時(shí)要加強(qiáng)對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的理解和應(yīng)用．