Question

3．在做“研究平拋物體的運動”的實驗中，為了確定小球在不同時刻在空中所通過的位置，實驗時用了如圖1所示的裝置．
（1）實驗時讓小球多次沿同一軌道運動，通過描點法畫小球做平拋運動的軌跡，為了能較準確地描出運動軌跡，下面列出了一些操作要求不正確的是B．
A．通過調(diào)節(jié)使斜槽的末端保持水平．
B．每次釋放小球的位置可以不同．
C．每次必須由靜止釋放小球．
D．小球運動時不應(yīng)與木板上的白紙（或方格紙）相接觸．

（2）如圖2所示是在一次實驗中用方格紙，方格邊長L=20cm，通過實驗，記錄了小球在運動途中的三個位置，如圖所示，則該小球做平拋運動的初速度為3m/s；B點的速度為5m/s．（g取10m/s² ）

Answer 1

分析 （1）保證小球做平拋運動必須通過調(diào)節(jié)使斜槽的末端保持水平，因為要畫同一運動的軌跡，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，實驗要求小球滾下時不能碰到木板平面，避免因摩擦而使運動軌跡改變，最后軌跡應(yīng)連成平滑的曲線；
（2）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(jù)豎直方向上相鄰相等時間內(nèi)的位移之差是一恒量求出相等的時間間隔，結(jié)合水平位移和時間間隔求出初速度．在豎直方向上，根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出B點豎直分速度，從而即可求解B點的速度．

解答 解：（1）A、通過調(diào)節(jié)使斜槽末端保持水平，是為了保證小球做平拋運動．故A正確．
B、因為要畫同一運動的軌跡，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．故B錯誤，C正確．
D、實驗要求小球滾下時不能碰到木板的白紙平面，避免因摩擦而使運動軌跡改變．故D正確．
本題選擇錯誤的，故選：B；
（2）在豎直方向上，5L-3L=2L=gT²，
解得：T=$\sqrt{\frac{2L}{g}}$=$\sqrt{\frac{2×0.2}{10}}$s=0.2s．
則平拋運動的初速度為：v₀=$\frac{3L}{T}$=$\frac{3×0.2}{0.2}$m/s=3m/s．
B點豎直方向上分速度為：v_yB=$\frac{{y}_{AC}}{2T}$=$\frac{8L}{2T}$=$\frac{8×0.2}{2×0.2}$m/s=4m/s，
依據(jù)矢量的合成法則，則B點的速度大小v=$\sqrt{{v}_{0}^{2}+{v}_{yB}^{2}}$=$\sqrt{{3}^{2}+{4}^{2}}$=5m/s；
故答案為：（1）B；（2）3，5．

點評 解決平拋實驗問題時，要特別注意實驗的注意事項．在平拋運動的規(guī)律探究活動中不一定局限于課本實驗的原理，要注重學(xué)生對探究原理的理解；
解決本題的關(guān)鍵知道平拋運動在水平方向和豎直方向上的運動規(guī)律，結(jié)合運動學(xué)公式和推論靈活求解．