Question

19．在研究平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，我們做了兩點(diǎn)猜想：
①平拋的水平分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)； ②平拋的豎直分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)．
（1）為了驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)的小球在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)，用如圖a所示的裝置進(jìn)行試驗(yàn)，小錘打擊彈性金屬片，A球水平拋出，同時(shí)B球被松開，自由下落，關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的是C
A．實(shí)驗(yàn)中兩球的質(zhì)量必須相等    B．兩球落地時(shí)速度大小相等
C．兩球應(yīng)同時(shí)落地      D．實(shí)驗(yàn)也能說明兩球在相等內(nèi)速度的變化相等

（2）為了進(jìn)一步研究小球的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，我們通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了探究，如圖的a、b兩個(gè)實(shí)驗(yàn)所示，則關(guān)于兩實(shí)驗(yàn)下列說法正確的是AB
A．通過對(duì)比a、b兩實(shí)驗(yàn)可以驗(yàn)證猜想①②B．通過b實(shí)驗(yàn)可以驗(yàn)證猜想①
C．通過a實(shí)驗(yàn)可以驗(yàn)證猜想①D．通過b實(shí)驗(yàn)既可以驗(yàn)證猜想①，也可以驗(yàn)證②
（3）如圖c是某同學(xué)在做“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)得到的物體運(yùn)動(dòng)軌跡的一部分，O，a，b，c是運(yùn)動(dòng)軌跡上的四點(diǎn)，以O(shè)點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系（軌跡和坐標(biāo)軸上的虛線表示有所省略），a，b，c三點(diǎn)的坐標(biāo)如圖，則小球平拋的初速度=2m/s，小球開始做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)的位置是（選填“是”或“不是”）點(diǎn)．

Answer 1

分析 （1）本題圖源自課本中的演示實(shí)驗(yàn)，通過該裝置可以判斷兩球同時(shí)落地，可以驗(yàn)證做平拋運(yùn)動(dòng)的物體在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)；
（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)，結(jié)合水平方向和豎直方向上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析判斷；
（3）平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)．根據(jù)豎直方向上△y=gT²，求出時(shí)間間隔，然后根據(jù)水平方向上的勻速直線運(yùn)動(dòng)求出初速度；求出從O到a的時(shí)間，根據(jù)h=$\frac{1}{2}$gt²來判斷O點(diǎn)是不是平拋的初始位置．

解答 解：（1）根據(jù)裝置圖可知，兩球由相同高度同時(shí)運(yùn)動(dòng)，A做平拋運(yùn)動(dòng)，B做自由落體運(yùn)動(dòng)，因此將同時(shí)落地，由于兩球同時(shí)落地，因此說明A、B在豎直方向運(yùn)動(dòng)規(guī)律是相同的，故根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)，不需要兩球質(zhì)量相等，要多次實(shí)驗(yàn)，觀察現(xiàn)象，則應(yīng)改變裝置的高度，多次實(shí)驗(yàn)，故C正確，ABD錯(cuò)誤；
（2）在實(shí)驗(yàn)a中，A球做平拋運(yùn)動(dòng)，B球做自由落體運(yùn)動(dòng)，兩球始終同時(shí)落地，知A球豎直方向上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與B球相同，即可以驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)．
在實(shí)驗(yàn)b中，兩球始終相撞，可知平拋運(yùn)動(dòng)的小球在水平方向上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與下面小球的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同，即可以驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)．故AB正確，CD錯(cuò)誤．
（3）水平方向上ab、bc之間的距離相等，因此時(shí)間間隔相同，
則豎直方向相等時(shí)間內(nèi)的位移差為：△y=10cm．
由于豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)，因此有：△y=gT²，由此得：
T=$\sqrt{\frac{△y}{g}}$=$\sqrt{\frac{10×1{0}^{-2}}{10}}$s=0.1s
水平方向勻速運(yùn)動(dòng)，所以有：
v₀=$\frac{x}{T}$=$\frac{20×1{0}^{-2}}{0.1}$=2m/s
從O到a點(diǎn)的時(shí)間為：
t=$\frac{x}{{v}_{0}}$=$\frac{60×1{0}^{-2}}{2}$=0.3s
根據(jù)h=$\frac{1}{2}$gt²得：
h_Oa=$\frac{1}{2}$gt²=$\frac{1}{2}$×10×（3）²m=45m
故O是平拋位置的起始點(diǎn)．
故答案為：（1）C，（2）AB，（3）2，是．

點(diǎn)評(píng) （1）本題比較簡單，重點(diǎn)考察了平拋運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，平拋是高中所學(xué)的一種重要運(yùn)動(dòng)形式，要重點(diǎn)加強(qiáng)；
（2）解決本題的關(guān)鍵知道平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向和豎直方向上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，通過類比的方法分析判斷；
（3）解決本題的關(guān)鍵掌握平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)，熟練應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及推論解題．