Question

12．（1）在“研究平拋物體運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，為了描出物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，實(shí)驗(yàn)應(yīng)有下列各個(gè)步驟：
A．以0為原點(diǎn)，畫(huà)出與y軸相垂直的水平方向x軸；
B．把事先做好的有缺口的紙片用手按在豎直木板上，使由斜槽上滾下、拋出的小球正好從紙片的方孔中通過(guò)，用鉛筆在白紙上描下小球穿過(guò)這個(gè)缺口的位置；
C．每次都使小球從斜槽上固定的標(biāo)卡位置開(kāi)始滾下，用同樣的方法描出小球經(jīng)過(guò)的一系列位置，并用平滑的曲線把它們連接起來(lái)，這樣就描出了小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡；
D．用圖釘把白紙釘在豎直木板上，并在木板的左上角固定好斜槽；
E．把斜槽末端拉高一個(gè)球半徑處定為0點(diǎn)，在白紙上描出0點(diǎn)，利用重垂線在白紙上畫(huà)出過(guò)0點(diǎn)向下的豎直線，定為y軸．
在上述的實(shí)驗(yàn)步驟中，缺少的步驟F是檢查斜槽末端是否水平，若不水平將其調(diào)為水平．
在實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)步驟的正確順序是（包括F）：DFEABC．
（2）如果實(shí)驗(yàn)時(shí)忘記記下斜槽末端的O的位置，描出如圖所示的軌跡，其中A為小球離開(kāi)槽口后某一時(shí)刻的位置，則可以算出物體平拋的初速度為2m/s，拋出點(diǎn)的坐標(biāo)為（-20cm，-5cm）．（計(jì)算時(shí)g=10m/s²）

Answer 1

分析 保證小球做平拋運(yùn)動(dòng)必須通過(guò)調(diào)節(jié)使斜槽的末端保持水平，因?yàn)橐��?huà)同一運(yùn)動(dòng)的軌跡，必須每次釋放小球的位置相同，且由靜止釋放，以保證獲得相同的初速度，實(shí)驗(yàn)要求小球滾下時(shí)不能碰到木板平面，避免因摩擦而使運(yùn)動(dòng)軌跡改變，最后軌跡應(yīng)連成平滑的曲線；
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)，根據(jù)豎直方向上△y=gT²，求出時(shí)間間隔，再根據(jù)水平方向上的勻速直線運(yùn)動(dòng)求出初速度．
求出B點(diǎn)在豎直方向上的速度，即可求出運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和B點(diǎn)速度，從而求出此時(shí)小球水平方向和豎直方向上的位移，即可求出拋出點(diǎn)的坐標(biāo)．

解答 解：（1）保證小球做平拋運(yùn)動(dòng)必須通過(guò)調(diào)節(jié)使斜槽的末端保持水平，所以在上述實(shí)驗(yàn)中缺少調(diào)整斜槽使放在斜槽末端的小球可停留在任何位置以說(shuō)明斜槽末端切線已水平這一步，實(shí)驗(yàn)順序是：先安裝實(shí)驗(yàn)器材，讓小球做平拋運(yùn)動(dòng)，最后去下白紙進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，故實(shí)驗(yàn)步驟合理的順序?yàn)椋篋FEABC；
（2）在豎直方向上△y=gT²，T=$\sqrt{\frac{△y}{g}}$=$\sqrt{\frac{0.4-0.15-0.15}{10}}$=0.1s．
則小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度v₀=$\frac{x}{T}$=$\frac{0.2}{0.1}$m/s=2m/s．
B點(diǎn)在豎直方向上的分速度v_By=$\frac{{y}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.4}{0.2}$=2m/s，
則運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t=$\frac{{v}_{By}}{g}$=0.2s．
 水平方向上的位移x₁=vt=0.4m，豎直方向上的位移y=$\frac{1}{2}$gt²=0.2m．
所以開(kāi)始做平拋運(yùn)動(dòng)的位置坐標(biāo)x=0.2-0.4=-0.2m=-20cm，y=0.15-0.2m=-0.05m=-5cm
拋出點(diǎn)的坐標(biāo)為（-20cm，-5cm）
故答案為：（1）檢查斜槽末端是否水平，若不水平將其調(diào)為水平；（2）2m/s，（-20cm，-5cm）．

點(diǎn)評(píng) 解決平拋實(shí)驗(yàn)問(wèn)題時(shí)，要特別注意實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)．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，要注重學(xué)生對(duì)探究原理的理解．
研究平拋運(yùn)動(dòng)的方法是把平拋運(yùn)動(dòng)分解到水平方向和豎直方向去研究，水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)基本公式解題，本題難度不大．