Question

18．某同學(xué)在“探究平拋運(yùn)動的規(guī)律”的實驗中

（1）先采用圖（甲）所示裝置，用小錘打擊彈性金屬片，金屬片把球A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，改變小捶打擊的力度，即改變球A被彈出時的速度，兩球仍然同時落地，這說明平拋運(yùn)動在豎直方向做自由落體運(yùn)動．后來，他又用圖（乙）所示裝置做實驗，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M的末端是水平的，N的末端與光滑的水平板相切；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，從而保證小球P、Q在軌道出口處的水平初速度v₀相等．現(xiàn)將小球P、Q分別吸在電磁鐵C、D上，然后切斷電源，使兩小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(yīng)該是P球會砸中Q球，僅改變弧形軌道M的高度（AC距離保持不變），重復(fù)上述實驗，仍能觀察到相同的現(xiàn)象，這說明平拋運(yùn)動的物體在水平方向上做勻速直線運(yùn)動．
（2）接著他用頻閃照相機(jī)得到小球做平拋運(yùn)動的閃光照片，圖（丙）是照片的一部分，正方形小方格每邊長代表的實際長度L=1.0cm，閃光的快慢是每秒30次，則可以計算出小球做平拋運(yùn)動的初速度是0.6m/s．

Answer 1

分析 （1）明確該實驗的實驗?zāi)康囊约捌綊佭\(yùn)動的規(guī)律：水平方向勻速直線運(yùn)動，豎直方向自由落體運(yùn)動即可正確解答本題；
（2）根據(jù)每秒的閃光次數(shù)，求出小球運(yùn)動時間間隔，然后根據(jù)水平方向勻速運(yùn)動x=v₀T，豎直方向自由落體運(yùn)動△h=gT²，即可求出物體的初速度．

解答 解：（1）兩球同時落地，說明A、B兩球在豎直方向運(yùn)動規(guī)律相同即為自由落體運(yùn)動．
平拋運(yùn)動水平方向做勻速直線運(yùn)動，根據(jù)實驗可知，P球從M點平拋，而Q球從N點在水平面上勻速運(yùn)動，二者運(yùn)動軌跡雖然不同，但是水平方向的運(yùn)動規(guī)律相同，因此P球會砸中Q球，僅僅改變弧形軌道M的高度，只是影響P球在空中運(yùn)動時間，但是P、Q兩球在水平方向上的運(yùn)動規(guī)律是相同的，因此實驗現(xiàn)象相同，應(yīng)這個實驗說明平拋運(yùn)動的物體在水平方向上做勻速直線運(yùn)動，
（2）水平方向勻速運(yùn)動，有：x=v₀T，其中x=2L=2.0cm，T=$\frac{1}{f}=\frac{1}{30}s$
解得：v₀=$\frac{x}{T}=\frac{0.02}{\frac{1}{30}}=0.6m/s$
故答案為：（1）平拋運(yùn)動在豎直方向做自由落體運(yùn)動；P球會砸中Q球；平拋運(yùn)動的物體在水平方向上做勻速直線運(yùn)動；（2）0.6

點評 該實驗設(shè)計的巧妙，有創(chuàng)新性，使復(fù)雜問題變得更直觀，因此在平拋運(yùn)動的規(guī)律探究活動中不一定局限于課本實驗的原理，要重視學(xué)生對實驗的創(chuàng)新．