Question

9．在“研究小球做平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中：
（1）安裝實(shí)驗(yàn)裝置的過(guò)程中，斜槽末端的切線必須是水平的，這樣做的目的是B
A．保證小球飛出時(shí)，速度既不太大，也不太小
B．保證小球飛出時(shí)，初速度水平
C．保證小球在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間每次都相等
D．保證小球運(yùn)動(dòng)的軌跡是一條拋物線
（2）在做“研究平拋運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中，引起實(shí)驗(yàn)誤差的原因是B
①安裝斜槽時(shí)，斜槽末端切線方向不水平      ②確定Oy軸時(shí)，沒(méi)有用重垂線
③斜槽不是絕對(duì)光滑的，有一定摩擦          ④空氣阻力對(duì)小球運(yùn)動(dòng)有較大影響
A．①③B．①②④C．③④D．②④
（3）如圖甲所示的演示實(shí)驗(yàn)中，A、B兩球同時(shí)落地，說(shuō)明平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上是自由落體運(yùn)動(dòng)，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下圖乙的實(shí)驗(yàn)：將兩個(gè)斜滑道固定在同一豎直面內(nèi)，最下端水平，把兩個(gè)質(zhì)量相等的小鋼球，從斜面的同一高度由靜止同時(shí)釋放，滑道2與光滑水平板銜接，則他將觀察到的現(xiàn)象是球1落到光滑水平板上并擊中球2，這說(shuō)明平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上是勻速直線運(yùn)動(dòng)

（4）該同學(xué)采用頻閃照相機(jī)拍攝到如圖丙所示的小球做平拋運(yùn)動(dòng)的照片，圖中背景方格的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)=5cm，A．B．C是攝下的三個(gè)小球位置，如果取g=10m/s²，那么：
A．照相機(jī)拍攝時(shí)每0.1s曝光一次；
B．小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度的計(jì)算式為v_o=$\frac{3\sqrt{2gL}}{2}$（用L、g表示），其值是1.5m/s．

Answer 1

分析 （1）在實(shí)驗(yàn)中讓小球在固定斜槽滾下后，做平拋運(yùn)動(dòng)，記錄下平拋后運(yùn)動(dòng)軌跡．然后在運(yùn)動(dòng)軌跡上標(biāo)出特殊點(diǎn)，對(duì)此進(jìn)行處理，由于是同一個(gè)軌跡，因此要求拋出的小球初速度是相同的，所以在實(shí)驗(yàn)時(shí)必須確保拋出速度方向是水平的，同時(shí)固定的斜槽要在豎直面．
（2）在做平拋物體運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是小球每次能否以相同的水平速度做平拋運(yùn)動(dòng)，在具體操作中，無(wú)論是影響水平方向的運(yùn)動(dòng)，還是影響豎直方向上的運(yùn)動(dòng)，都會(huì)引起實(shí)驗(yàn)誤差．
（3）在甲實(shí)驗(yàn)中，兩球始終同時(shí)落地，則豎直方向上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同，在乙實(shí)驗(yàn)中，兩球相撞，知兩球在水平方向上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同．
（4）平拋運(yùn)動(dòng)水平方向勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向自由落體運(yùn)動(dòng)；解答本題的突破口是利用在豎直方向上連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移差等于常數(shù)解出閃光周期，然后進(jìn)一步根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律、推論求解．
平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向是自由落體運(yùn)動(dòng)，對(duì)于豎直方向根據(jù)△y=gT²求出時(shí)間單位T．對(duì)于水平方向由公式v₀=$\frac{x}{t}$求出初速度．

解答 解：（1）研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)很關(guān)鍵的地方是要保證小球能夠水平飛出，只有水平飛出時(shí)小球才做平拋運(yùn)動(dòng)，故ABD錯(cuò)誤，C正確．
（2）：①當(dāng)斜槽末端切線沒(méi)有調(diào)整水平時(shí)，小球脫離槽口后并非做平拋運(yùn)動(dòng)，但在實(shí)驗(yàn)中，仍按平拋運(yùn)動(dòng)分析處理數(shù)據(jù)，會(huì)造成較大誤差，故斜槽末端切線不水平會(huì)造成誤差；
②確定Oy軸時(shí)，沒(méi)有用重錘線，就不能調(diào)節(jié)斜槽末端切線水平，和①類似，所以②會(huì)引起實(shí)驗(yàn)誤差；
③只要讓它從同一高度、無(wú)初速開始運(yùn)動(dòng)，在相同的情形下，即使球與槽之間存在摩擦力，仍能保證球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度相同，因此，斜槽軌道不必要光滑，所以③不會(huì)引起實(shí)驗(yàn)誤差．
④空氣阻力對(duì)小球運(yùn)動(dòng)有較大影響時(shí)，物體做的就不是平拋運(yùn)動(dòng)了，平拋的規(guī)律就不能用了，所以④會(huì)引起實(shí)驗(yàn)誤差．
綜上所述會(huì)引起實(shí)驗(yàn)誤差的有①②④，故ACD錯(cuò)誤，B正確．
（3）用小錘打擊彈性金屬片，B球就水平飛出，同時(shí)A球被松開，做自由落體運(yùn)動(dòng)，兩球同時(shí)落到地面，知B球豎直方向上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與A球相同，即平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)．
把兩個(gè)質(zhì)量相等的小鋼球從斜面的同一高度由靜止同時(shí)釋放，滑道2與光滑水平板吻接，則將觀察到的現(xiàn)象是球1落到水平木板上擊中球2，知1球在水平方向上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與2球相同，即平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)．
（4）在豎直方向上有：△h=5L-3L=gT²，
解得：T=$\sqrt{\frac{2L}{g}}$=$\sqrt{\frac{2×0.05}{10}}$=0.1s
水平方向：3L=v₀t，
故v₀=$\frac{3L}{T}$=$\frac{3\sqrt{2gL}}{2}$
代入數(shù)據(jù)，解得v₀=1.5m/s．
故答案為：（1）B；
（2）B；
（3）平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上是自由落體運(yùn)動(dòng)，球1落到光滑水平板上并擊中球2，平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上是勻速直線運(yùn)動(dòng)；
（4）0.1，$\frac{3\sqrt{2gL}}{2}$，1.5．

點(diǎn)評(píng) （1、4）在實(shí)驗(yàn)中如何實(shí)現(xiàn)讓小球做平拋運(yùn)動(dòng)是關(guān)鍵，因此實(shí)驗(yàn)中關(guān)鍵是斜槽末端槽口的切線保持水平及固定后的斜槽要豎直．對(duì)于平拋運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，一定明確其水平和豎直方向運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，尤其是在豎直方向熟練應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和推論解題．
（2）研究平拋物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，在實(shí)驗(yàn)時(shí)就要保證物體做的是平拋運(yùn)動(dòng)，特別是初速度，由于需要多次的運(yùn)動(dòng)，還要保證每次的平拋初速度在水平方向且相同，所有對(duì)實(shí)驗(yàn)各個(gè)方面的要求都要做到．
（3）解決本題的關(guān)鍵知道平拋運(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)．