Question

20．有甲、乙、丙三個同學根據(jù)不同的實驗條件，進行了“探究平拋運動規(guī)律”的實驗：
（1）甲同學采用如圖甲所示的裝置．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，這說明平拋運動的豎直分運動是自由落體運動．
（2）乙同學采用如圖乙所示的裝置．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PQ兩球將相碰．僅僅改變弧形軌道M距與軌道N相切的水平板的高度，重復上述實驗，仍能觀察到相同的現(xiàn)象，這說明平拋運動的水平分運動是勻速直線運動．
（3）丙同學采用頻閃照相法．圖丙為小球做平拋運動時所拍攝的閃光照片的一部分，圖中小方格的邊長為5cm，已知閃光頻率是10Hz，那么小球的初速度大小為1.5m/s，小球在位置B時的瞬時速度大小為2.5m/s．（g=10m/s²，結果保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)A球的豎直分運動與B球的運動相同得出平拋運動豎直分運動是自由落體運動．
（2）根據(jù)P球水平方向上的分運動與Q球相同，得出平拋運動水平分運動是勻速直線運動．
（3）根據(jù)豎直方向上連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差是一恒量求出相等的時間間隔，結合水平位移和時間間隔求出平拋運動的初速度．

解答 解：（1）金屬片把A球沿水品方向彈出，同時B球被松開自由下落，兩球同時落地，改變A球被彈出時的速度，兩球仍然同時落地，知A球豎直方向上的運動規(guī)律與B球相同，即平拋運動的豎直分運動是自由落體運動．
（2）兩小球能以相同的初速度v₀同時分別從軌道M、N的末端射出．實驗可觀察到兩球將相碰，知P球水平方向上的運動規(guī)律與Q球相同，即平拋運動在水平方向上做勻速直線運動．
（3）在豎直方向上，根據(jù)△y=L=gT²得，T=$\sqrt{\frac{L}{g}}$=$\sqrt{\frac{2×0.05}{10}}$s=0.1s，
平拋運動的初速度v₀=$\frac{3L}{T}$=$\frac{3×0.05}{0.1}$m/s=1.5m/s．
那么B點在豎直方向速度大小，v_By=$\frac{{h}_{AC}}{2T}$=$\frac{8×0.05}{2×0.1}$=2m/s
因此B點的速度大小為v_B=$\sqrt{{v}_{0}^{2}+{v}_{By}^{2}}$=$\sqrt{1．{5}^{2}+{2}^{2}}$=2.5m/s
故答案為：（1）平拋運動的豎直分運動是自由落體運動，
（2）PQ兩球將相碰，平拋運動的水平分運動是勻速直線運動．
（3）1.5，2.5．

點評 解決本題的關鍵知道平拋運動在水平方向和豎直方向上的運動規(guī)律，結合運動學公式，抓住等時性進行求解．