Question

10．三個同學根據(jù)不同的實驗條件，進行了“探究平拋運動規(guī)律”的實驗：
（1）甲同學采用如圖（1）所示的裝置．用小錘打擊彈性金屬片，金屬片把A球沿水平方向彈出，同時B球被松開，自由下落，觀察到兩球同時落地，改變小錘打擊的力度，即改變A球被彈出時的速度，兩球仍然同時落地，這說明平拋運動在豎直方向上是自由落體運動
（2）乙同學采用如圖（2）所示的裝置．兩個相同的弧形軌道M、N，分別用于發(fā)射小鐵球 P、Q，其中N的末端與可看作光滑的水平板相切；兩軌道上端分別裝有電磁鐵C、D；調(diào)節(jié)電磁鐵C、D的高度，使AC=BD，從而保證小鐵球P、Q在軌道出口處的水平初速度v₀相等，現(xiàn)將小鐵球P、Q分別吸在電磁鐵C、D上，然后切斷電源，使兩小鐵球能以相同的初速度v₀同時分別從軌道M、N的下端射出．實驗可觀察到的現(xiàn)象應是P，Q二球相碰．僅僅改變弧形軌道M的高度，重復上述實驗，仍能觀察到相同的現(xiàn)象，這說明平拋運動在水平方向上是勻速運動．
（3）丙同學采用頻閃攝影的方法拍攝到如圖（3）所示的“小球做平拋運動”的照片．圖中每個小方格的邊長為1.25cm，則由圖可求得拍攝時每0.036s曝光一次，該小球平拋的初速度大小為0.7m/s（g取9.8m/s²）．

Answer 1

分析 探究平拋運動的規(guī)律中，實驗（1）同時讓A球做平拋運動，B球做自由落體運動．若兩小球同時落地，則說明平拋運動豎直方向是自由落體運動．實驗（2）同時讓P球做平拋運動，Q球做勻速運動．若兩小球相碰，則說明平拋運動水平方向是勻速運動．利用在相等的時間內(nèi)位移之差是恒定的，結(jié)合重力加速度可求出它們間的時間．再利用水平方向的位移結(jié)合時間可算出拋出的初速度．

解答 解：（1）在打擊金屬片時，兩小球同時做平拋運動與自由落體運動．結(jié)果同時落地，則說明平拋運動豎直方向是自由落體運動；
（2）兩小鐵球P、Q能以相同的初速度同時分別從軌道下端水平射出，小球P做平拋運動，小球Q在水平方向做勻速直線運動，可以看到：P球落地時剛好和Q球相遇；當同時改變兩小球滾下的高度時，相同現(xiàn)象是：仍能相碰；不同現(xiàn)象是：相遇時間不同；因此這說明：初速度相同時，平拋運動在水平方向的運動規(guī)律與勻速運動規(guī)律相同，即：說明平拋運動在水平方向做勻速直線運動．
（3）根據(jù)平拋運動豎直方向運動特點△y=L=gT²得：
T=$\sqrt{\frac{△y}{g}}=\sqrt{\frac{L}{g}}=\sqrt{\frac{0.0125}{9.8}}$=0.036s
小球水平方向勻速運動，因此有：
v₀=$\frac{x}{T}=\frac{2×0.0125}{0.036}$≈0.7m/s
故答案為：（1）平拋運動在豎直方向上是自由落體運動；（2）P，Q二球相碰；平拋運動在水平方向上是勻速運動；（3）0.036，0.7

點評 通過實驗探究出平拋運動處理的規(guī)律，并掌握了運動的合成與分解，同時運用運動學公式解題．本題值得注意的是1點的位置是否是拋出點．