Question

圖1（a）是一個能夠顯示平拋運動及其特點的演示實驗，用小錘敲擊彈性金屬片，小球A就沿水平方向飛出，做平拋運動；同時小球B被松開，做自由落體運動．圖1（b）是該裝置一次實驗的數(shù)碼連拍照片，同時顯示了A、B球分別做平拋運動和自由落體運動的軌跡．
（1）由圖1（b）的數(shù)碼連拍照片分析可知，做平拋運動的A球離開軌道后在豎直方向的分運動是

自由落體運動

．

（2）現(xiàn)在重新設(shè)計該實驗，如圖2所示，光源位于S點，緊靠著光源的前方有一個小球A，光照射A球時在豎直屏幕上形成影子P．現(xiàn)打開數(shù)碼相機，同時將小球向著垂直于屏幕的方向水平拋出，不計空氣阻力，小球的影像P在屏幕上移動情況即被數(shù)碼相機用連拍功能（每隔相同的時間自動拍攝一次）拍攝下來，如圖3所示．則小球的影像P在屏上移動情況應(yīng)當(dāng)是圖4中的

d

（選填“（c）”或“（d）”）．
（3）如果圖2中小球A水平拋出的初速度為lm/s，SP=L=0.5m，經(jīng)過0.2s小球到達B點時在屏幕上留下的影子假設(shè)為Q，則Q點沿著屏幕向下運動的速度大小為

2.5

 m/s．

Answer 1

分析：（1）球沿水平方向拋出做平拋運動，同時B球被松開，自由下落做自由落體運動，發(fā)現(xiàn)每次兩球都同時落地，只能說明平拋豎直方向的分運動是自由落體運動．
（2）設(shè)經(jīng)過時間t照相機拍攝一次，從拋出開始經(jīng)時間t后到達C點，經(jīng)時間2t后經(jīng)過B點，根據(jù)平拋運動的性質(zhì)及幾何關(guān)系求出影子運動的規(guī)律即可判斷；
（3）根據(jù)平拋運動的特點及幾何關(guān)系求出經(jīng)過0.2s小球影子的長度，進而求出速度．

解答：解：（1）本實驗中A做平拋運動，B做自由落體運動，同一時刻兩球處于同一高度，說明豎直方向運動情況相同，所以A豎直方向的分運動是自由落體運動．
（2）設(shè)經(jīng)過時間t照相機拍攝一次，從拋出開始經(jīng)時間t后到達C點，經(jīng)時間2t后經(jīng)過B點，如圖所示：

根據(jù)幾何關(guān)系有：

CE

GP

=

AE

AP

①

BF

QP

=

AF

AP

②
水平方向做勻速運動，所以

AE

AF

=

1

2

③
豎直方向做自由落體運動，所以

CE

BF

=

1 2 gt2

1 2 g(2t)2

=

1

4

④
由①②③④得：

PG

PQ

=

1

2

即PG=GQ
所以小球的影像P在屏上移動情況應(yīng)當(dāng)是等間距的，故選d
（3）水平方向做勻速運動，所以AF=1×0.2=0.2m
豎直方向做自由落體運動，所以BF=

1

2

gt2=

1

2

×10×0.04m=0.2m
根據(jù)幾何關(guān)系得：

BF

QP

=

AF

AP

解得：PQ=0.5m
由（2）的分析可知：小球的影像P在屏上做勻速運動，所以v=

PQ

t

=

0.5

0.2

m/s=2.5m/s
故答案為：（1）自由落體運動； （2）（d）；（3）2.5

點評：對于平拋運動問題，一定明確其水平和豎直方向運動特點，尤其是在豎直方向熟練應(yīng)用勻變速直線運動的規(guī)律和推論解題，注意幾何關(guān)系在解題中的應(yīng)用，難度適中．