Question

5．用如圖1所示的裝置“研究平拋物體的運動”．
其主要實驗步驟如下：
（a）將弧形斜槽固定在桌面上，讓其末端伸出桌面邊緣外．
（b）用圖釘將白紙釘在薄木板上，用支架將木板豎直固定．
（c）將小球從斜槽上釋放，在豎直白紙上記錄小球所經過的多個位置，用平滑的曲線連接起來，即為小球平拋運動的軌跡．

（1）在“研究平拋物體的運動”實驗時，已備有下列器材：白紙、圖釘、薄木板、鉛筆、弧形斜槽、小球、刻度尺、鐵架臺，還需要下列器材中的C．
A．秒表       B．天平      C．重錘線       D．測力計
（2）在該實驗中，為減少空氣阻力對小球的影響，所以選擇小球時，應選擇A
A．實心小鐵球　　　　　B．空心小鐵球 　　　 C．實心小木球　　　　　D．塑料小球
（3）在該實驗中，應采取下列哪些措施減小實驗誤差？AD
A．斜槽軌道末端切線必須水平       B．斜槽軌道必須光滑
C．每次要平衡摩擦力              D．小球每次應從斜槽同一高度釋放
（4）在該實驗中，在取下白紙前，應確定坐標軸原點O，并用重錘線過O作豎直線，以確定坐標系的y軸．圖2為甲、乙兩位同學關于坐標原點及x軸、y軸的確定，其中做法正確的乙．（選填“甲”或“乙”）
（5）在該實驗中，某同學正確地確定了坐標原點及坐標軸后，描繪出小球在不同時刻所通過的三個位置A、B、C，相鄰的兩個位置間的水平距離均為x，測得x=10.00cm，A、B間的豎直距離y₁=4.78cm，A、C間的豎直距離y₂=19.36cm．如圖3所示．（重力加速度g取9.80m/s²）
根據以上直接測量的物理量導出小球做平拋運動的初速度的公式為v₀=$\sqrt{\frac{{g{x^2}}}{{{y_2}-2{y_1}}}}$（用題中所給字母表示）．代入數據得到小球的初速度值為1m/s．

Answer 1

分析 根據實驗的原理確定實驗所需的器材，通過實驗中所需注意的事項分析判斷．
平拋運動在水平方向上做勻速直線運動，在豎直方向上做自由落體運動，根據豎直方向上連續(xù)相等時間內的位移之差是一恒量求出相等的時間間隔，結合水平位移和時間間隔求出初速度．

解答 解：（1）在“研究平拋物體的運動”實驗時，已備有下列器材：白紙、圖釘、薄木板、鉛筆、弧形斜槽、小球、刻度尺、鐵架臺，還需要重錘線，來確定y軸．由于實驗不需要測量小球的質量以及運動的時間，所以不需要秒表、天平、測力計．故選：C．
（2）為了減小實驗的誤差，小球選擇質量大一些，體積小一些的，所以選擇實心小鐵球，故選：A．
（3）A、為了保證小球做平拋運動，斜槽的末端必須水平，故A正確．
B、斜槽軌道不一定要光滑，只要每次從斜槽的同一位置由靜止釋放小球即可，故B錯誤，D正確．
C、實驗中不需要平衡摩擦力．
（4）確定坐標原點時，應該以小球在斜槽末端時，球心在豎直板上的投影作為原點，故選：乙．
（5）在豎直方向上，根據${y}_{2}-2{y}_{1}=g{T}^{2}$得，T=$\sqrt{\frac{{y}_{2}-2{y}_{1}}{g}}$，可知初速度${v}_{0}=\frac{x}{T}=x\sqrt{\frac{g}{{y}_{2}-2{y}_{1}}}=\sqrt{\frac{g{x}^{2}}{{y}_{2}-2{y}_{1}}}$．
代入數據解得${v}_{0}=\sqrt{\frac{9.8×0.01}{0.1936-2×0.0478}}m/s=1m/s$．
故答案為：（1）C  （2）A （3）AD（4）乙（5）$\sqrt{\frac{{g{x^2}}}{{{y_2}-2{y_1}}}}$，1

點評 解決本題的關鍵知道實驗的原理以及實驗中的注意事項，知道平拋運動在水平方向和豎直方向上的運動規(guī)律，結合運動學公式和推論靈活求解．