Question

16．如圖1是“研究平拋物體運動”的實驗裝置圖，通過描點畫出平拋小球的運動軌跡．

（1）以下是實驗過程中的一些做法，其中不合理的有ac．
a．安裝斜槽軌道，使其末端保持水平
b．每次小球釋放的初始位置可以任意選擇
c．每次小球應從同一高度由靜止釋放
d．為描出小球的運動軌跡，描繪的點可以用折線連接
（2）本實驗中，下列器材中不需要的是BD．
A．斜槽   B．秒表   C．坐標紙  D．天平　  E．鉛筆    　F．重垂線
（3）實驗得到平拋小球的運動軌跡，在軌跡上取一些點，以平拋起點O為坐標原點，測量它們的水平坐標x和豎直坐標y，圖2中y-x²圖象能說明平拋小球運動軌跡為拋物線的是C．

（4）圖3是某同學根據(jù)實驗畫出的平拋小球的運動軌跡，O為平拋的起點，在軌跡上任取三點A、B、C，測得A、B兩點豎直坐標y₁為5.0cm、y₂為45.0cm，A、B兩點水平間距△x為40.0cm．則小球從O點到B點運動的時間為0.30s，平拋小球的初速度v₀為2.0m/s，若C點的豎直坐標y₃為60.0cm，則小球在C點豎直方向的速度為4.0m/s．（結果保留兩位有效數(shù)字，g取10m/s²）．

Answer 1

分析 （1）保證小球做平拋運動必須通過調節(jié)使斜槽的末端保持水平，因為要畫同一運動的軌跡，必須每次釋放小球的位置相同，且由靜止釋放，以保證獲得相同的初速度，實驗要求小球滾下時不能碰到木板平面，避免因摩擦而使運動軌跡改變，最后軌跡應連成平滑的曲線；
（2）根據(jù)實驗的原理，確定實驗的器材；
（3）平拋運動豎直方向做自由落體運動，水平方向做勻速直線運動；聯(lián)立求得兩個方向間的位移關系可得出正確的圖象；
（4）根據(jù)平拋運動的處理方法，直方向做自由落體運動，水平方向做勻速直線運動即可求解．

解答 解：（1）a、通過調節(jié)使斜槽末端保持水平，是為了保證小球做平拋運動，故a正確；
b、因為要畫同一運動的軌跡，必須每次釋放小球的位置相同，且由靜止釋放，以保證獲得相同的初速度，故b錯誤，c正確；
d、用描點法描繪運動軌跡時，應將各點連成平滑的曲線，不能連成折線或者直線，故d錯誤．
故選：ac．
（2）小球在拋出后，運動規(guī)律滿足x=vt，y=$\frac{1}{2}g{t}^{2}$，與小球的質量無關，故不需要D：天平．
實驗中我們是通過畫出軌跡，可求出時間t，不需要B秒表；
故選：BD
（3）物體在豎直方向做自由落體運動，y=$\frac{1}{2}$gt²；水平方向做勻速直線運動，x=vt；
聯(lián)立可得：y=$\frac{g{x}^{2}}{2{v}^{2}}$，因初速度相同，故$\frac{g}{2{v}^{2}}$為常數(shù)，故y-x²應為正比例關系，故C正確，ABD錯誤．
故選：C．
（4）根據(jù)平拋運動的處理方法，豎直方向做自由落體運動，水平方向做勻速直線運動，
所以y₁=$\frac{1}{2}g{{t}_{1}}^{2}$…①
y₂=$\frac{1}{2}g{{t}_{2}}^{2}$…②
水平方向的速度，即平拋小球的初速度為v₀=$\frac{△x}{△t}$…③
聯(lián)立①②③代入數(shù)據(jù)解得：v₀=2.0m/s，t₂=0.30s
若C點的豎直坐標y₃為60.0cm，則小球在C點的對應速度v_C：據(jù)公式可得：${{v}_{y}}^{2}$=2gh，所以v_下=2${v}_{y}=2\sqrt{3}$m/s
所以C點的速度為：v_c=$\sqrt{12+4}$=4.0m/s
故答案為：（1）ac；（2）BD；（3）C；（4）0.3；2.0；4.0

點評 解決平拋實驗問題時，要特別注意實驗的注意事項，在平拋運動的規(guī)律探究活動中不一定局限于課本實驗的原理，要注重學生對探究原理的理解，提高解決問題的能力；靈活應用平拋運動的處理方法是解題的關鍵．