Question

11．下面是做“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)步驟．
A．將鋼球從斜槽上的某點(diǎn)釋放，它離開斜槽后在空間做平拋運(yùn)動(dòng)，在小球軌跡的某處用帶孔的卡片迎接小球，使小球恰好從孔中央通過而不碰到邊緣，然后對(duì)準(zhǔn)孔中央在白紙上記下一個(gè)點(diǎn)；
B．以斜槽末端作為平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)O，在白紙上標(biāo)出O的位置；
C．取下白紙，在紙上畫一條與豎直線oy垂直的水平線ox；
D．用光滑曲線把記錄小球通過的位置的若干點(diǎn)連接起來，就得到平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡．由于測定各個(gè)點(diǎn)時(shí)存在誤差，所畫的曲線可不通過個(gè)別偏差大的點(diǎn)，但必須保持曲線光滑，不允許出現(xiàn)凹陷處；
E．從斜槽上不同點(diǎn)釋放小球，用步驟A的方法測定平拋軌跡上的其他點(diǎn)；
F．在曲線上取5～6個(gè)點(diǎn)（不必是步驟A測出的點(diǎn)）．用尺測出每個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)值x、y，分別求出小球的初速度，然后取平均值就得到實(shí)驗(yàn)測出的初速度；
G．靠目測在紙上畫出過O點(diǎn)向下的豎直線oy；
H．將白紙用圖釘訂在豎直的木板上，在木板的左上角固定斜槽．
（1）以上實(shí)驗(yàn)步驟中有錯(cuò)誤或不足，需要修改的是B選項(xiàng)中，應(yīng)該以球在槽口時(shí)球心在坐標(biāo)紙上的投影點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)，E選項(xiàng)中應(yīng)該從斜槽上同一點(diǎn)釋放小球，G選項(xiàng)中用重錘線畫出過O點(diǎn)向下的豎直線oy．
（2）以上實(shí)驗(yàn)步驟按正確的順序排列是HBGAECDF．
（3）如圖所示為一小球做平拋運(yùn)動(dòng)的閃光照片的一部分，圖中背景方格的邊長均為5cm，如果g取10m/s²，那么：
①閃光頻率是10Hz．
②小球運(yùn)動(dòng)中水平分速度的大小是1.5m/s．
③小球經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)速度大小是2.5m/s．

Answer 1

分析 （1、2）讓小球多次從同一位置上靜止?jié)L下，目的是保證小球多次做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度相等，這樣目的是為了保證軌跡相同；保證小球做平拋運(yùn)動(dòng)，所以斜槽末端保持水平，實(shí)驗(yàn)時(shí)以球在槽口時(shí)球心在坐標(biāo)紙上的投影點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)步驟的合理順序的排列要明確實(shí)驗(yàn)的正確安排順序；
（3）平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)，根據(jù)豎直方向上相等時(shí)間內(nèi)的位移之差是一恒量求出相等的時(shí)間間隔，結(jié)合水平位移和時(shí)間間隔求出平拋運(yùn)動(dòng)的初速度，即水平分速度．根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，求出B點(diǎn)豎直方向上的分速度，根據(jù)平行四邊形定則求出B點(diǎn)的速度大小．

解答 解：（1）B選項(xiàng)中，應(yīng)該以球在槽口時(shí)球心在坐標(biāo)紙上的投影點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)，E選項(xiàng)中應(yīng)該從斜槽上同一點(diǎn)釋放小球，這樣保證初速度相同，G選項(xiàng)中不能靠目測在紙上畫出過O點(diǎn)向下的豎直線oy，而是用重錘線畫出過O點(diǎn)向下的豎直線oy；
（2）在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)首先根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)裝置的安裝，即安裝好器材（H），注意讓斜槽末端切線水平，球在槽口時(shí)球心在坐標(biāo)紙上的投影點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)和過O點(diǎn)向下的豎直線oy，（BG）；然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，即讓小球多次從同一位置上滾下，記下小球穿過卡片孔的一系列位置（AE）；最后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，取下白紙，以O(shè)為原點(diǎn)，以豎直線為軸建立坐標(biāo)系，用平滑曲線畫平拋軌跡（CD），測出曲線上某點(diǎn)的坐標(biāo)x、y，算出該點(diǎn)的瞬時(shí)速度（F），\
所以順序?yàn)椋篐BGAECDF．
（3）①根據(jù)△y=2L=gT²得：T=$\sqrt{\frac{2L}{g}}=\sqrt{\frac{2×0.05}{10}}=0.1s$，
則閃光頻率是：$f=\frac{1}{T}=\frac{1}{0.1}=10Hz$；
②小球在運(yùn)動(dòng)過程中水平分速度為：${v}_{0}=\frac{3L}{T}=\frac{3×0.05}{0.1}=1.5m/s$；
③B點(diǎn)豎直分速度為：${v}_{By}=\frac{{h}_{AC}}{2T}=\frac{8×0.05}{0.2}=2m/s$，
根據(jù)平行四邊形定則知，小球經(jīng)過B點(diǎn)的速度為：${v}_{B}=\sqrt{{{v}_{0}}^{2}+{{v}_{By}}^{2}}=\sqrt{1．{5}^{2}+{2}^{2}}=2.5m/s$．
故答案為：（1）B選項(xiàng)中，應(yīng)該以球在槽口時(shí)球心在坐標(biāo)紙上的投影點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)，E選項(xiàng)中應(yīng)該從斜槽上同一點(diǎn)釋放小球，G選項(xiàng)中用重錘線畫出過O點(diǎn)向下的豎直線oy；（2）HBGAECDF；（3）①10；②1.5；③2.5．

點(diǎn)評(píng) 關(guān)于平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)要掌握實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)原理．平拋運(yùn)動(dòng)分解為：水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)．分析小球水平方向和豎直方向的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，充分利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律結(jié)合運(yùn)動(dòng)的合成來求解．