Question

3．如圖所示，是某興趣小組研究平拋運動的實驗裝置，兩個相同的弧形軌道CN、DM，分別用于發(fā)射小鐵球P、Q，其中CN的末端水平，DM的末端與光滑水平板ME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；將小鐵球P、Q分別吸在電磁鐵C、D上，同時切斷電源，使兩球分別從軌道CN、DM的下端射出，用頻閃照相儀拍到了Q球在光滑水平板上運動過程的四個位置，同時也拍攝到P球下落過程中四個對應時刻的位置（中間的一個位置圖中未標出），背景的方格紙每小格的邊長為5cm，試問：
（1）P小鐵球在E點正好砸到Q球上，這說明平拋運動水平方向總是勻速直線運動；
（2）請畫出P球未標出的那個位置；
（3）頻閃照相儀拍攝照片的時間間隔△t=0.1s（g=10m/s）
（4）兩球水平初速度v₀=1.5m/s．

Answer 1

分析 探究平拋運動的規(guī)律中，實驗同時讓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．
根據(jù)水平方向做勻速直線運動，豎直方向做自由落體運動即可確定小球具體的位置；
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）讓兩小球從相同的弧形軌道上相同高度滾下，從而使兩小球同時滾離軌道并具有相同的速度．小球P做平拋運動，小球Q做勻速直線運動，當兩小球相遇時則說明小球平拋運動水平方向是勻速直線運動．當同時改變兩小球滾下的高度時，仍能相碰，則說明平拋運動水平方向總是勻速直線運動．
（2）由上分析可知，小球P水平方向做勻速直線運動，豎直方向做自由落體運動，且在相等時間內(nèi)的位移之差相等，同時兩分運動的時間相等，
那么P球的位置如圖所示：

（3）平拋運動可看成豎直方向自由落體運動與水平方向勻速直線運動；
在豎直方向：由△h=gt²可得
           t=$\sqrt{\frac{2×0.05}{10}}$=0.1s
水平方向：由x=v₀t得：
   v₀=$\frac{3L}{t}$=$\frac{3×0.05}{0.1}$=1.5m/s
故答案為：（1）平拋運動在水平方向上是勻速運動；（2）如上圖所示；（3）0.1；（4）1.5．

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．