Question

圖1（a）是一個能夠顯示平拋運動及其特點的演示實驗，用小錘敲擊彈性金屬片，小球A就沿水平方向飛出，做平拋運動；同時小球B被松開，做自由落體運動．圖1（b）是該裝置一次實驗的數碼連拍照片，同時顯示了A、B球分別做平拋運動和自由落體運動的軌跡．
（1）由圖1（b）的數碼連拍照片分析可知，做平拋運動的A球離開軌道后在豎直方向的分運動是______．



（2）現在重新設計該實驗，如圖2所示，光源位于S點，緊靠著光源的前方有一個小球A，光照射A球時在豎直屏幕上形成影子P．現打開數碼相機，同時將小球向著垂直于屏幕的方向水平拋出，不計空氣阻力，小球的影像P在屏幕上移動情況即被數碼相機用連拍功能（每隔相同的時間自動拍攝一次）拍攝下來，如圖3所示．則小球的影像P在屏上移動情況應當是圖4中的______（選填“（c）”或“（d）”）．
（3）如果圖2中小球A水平拋出的初速度為lm/s，SP=L=0.5m，經過0.2s小球到達B點時在屏幕上留下的影子假設為Q，則Q點沿著屏幕向下運動的速度大小為______ m/s．

Answer 1

（1）本實驗中A做平拋運動，B做自由落體運動，同一時刻兩球處于同一高度，說明豎直方向運動情況相同，所以A豎直方向的分運動是自由落體運動．
（2）設經過時間t照相機拍攝一次，從拋出開始經時間t后到達C點，經時間2t后經過B點，如圖所示：



根據幾何關系有：

CE

GP

=

AE

AP

①

BF

QP

=

AF

AP

②
水平方向做勻速運動，所以

AE

AF

=

1

2

③
豎直方向做自由落體運動，所以

CE

BF

=

1 2 gt2

1 2 g(2t)2

=

1

4

④
由①②③④得：

PG

PQ

=

1

2

即PG=GQ
所以小球的影像P在屏上移動情況應當是等間距的，故選d
（3）水平方向做勻速運動，所以AF=1×0.2=0.2m
豎直方向做自由落體運動，所以BF=

1

2

gt2=

1

2

×10×0.04m=0.2m
根據幾何關系得：

BF

QP

=

AF

AP

解得：PQ=0.5m
由（2）的分析可知：小球的影像P在屏上做勻速運動，所以v=

PQ

t

=

0.5

0.2

m/s=2.5m/s
故答案為：（1）自由落體運動； （2）（d）；（3）2.5