Question

5．在研究平拋物體的運動的實驗中，某同學(xué)按要求描繪了小球做平拋運動過程的軌跡如圖，O為拋出點，以O(shè)為坐標原點建立直角坐標系，測得軌跡上某點的坐標為（x，y）
（1）在安裝實驗裝置的過程中，斜槽末端的切線必須是水平的，這樣做的目的是確保拋出時的初速度水平重錘的作用是確保坐標軸的Y軸為豎直方向或沿重錘方向描下Y軸為豎直方向
（2）小球作平拋運動的初速度表達式為$\frac{{x\sqrt{2yg}}}{2y}$ （用 x、y、g表示）

Answer 1

分析 在實驗中讓小球在固定斜槽滾下后，做平拋運動，記錄下平拋后運動軌跡．然后在運動軌跡上標出特殊點，對此進行處理，由于是同一個軌跡，因此要求拋出的小球初速度是相同的，所以在實驗時必須確保拋出速度方向是水平的，同時固定的斜槽要在豎直面．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)高度求出運動的時間，結(jié)合水平位移和時間求出初速度．

解答 解：（1）在安裝實驗裝置的過程中，斜槽末端的切線必須是水平的，這樣做的目的是確保初速度是水平的，而重錘的作用是確保坐標軸的Y軸為豎直方向 或沿重錘方向描下Y軸為豎直方向；
（2）研究平拋運動的實驗很關(guān)鍵的地方是要保證小球能夠水平飛出，只有水平飛出時小球才做平拋運動；
根據(jù)y=$\frac{1}{2}$gt²得，
t=$\sqrt{\frac{2y}{g}}$．
則初速度v₀=$\frac{x}{t}$=$\frac{{x\sqrt{2yg}}}{2y}$．
故答案為：（1）確保拋出時的初速度水平；確保坐標軸的Y軸為豎直方向 或沿重錘方向描下Y軸為豎直方向；
（2）$\frac{{x\sqrt{2yg}}}{2y}$．

點評 在實驗中如何實現(xiàn)讓小球做平拋運動是關(guān)鍵，因此實驗中關(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．
本題主要考察了平拋運動規(guī)律的理解和應(yīng)用，尤其是有關(guān)勻變速直線運動規(guī)律以及推論的應(yīng)用，是一道考查能力的好題目．