Question

20．某同學(xué)設(shè)計了一個研究平拋運動的實驗裝置，如圖1，在水平桌面上放置一個斜面，讓鋼球從斜面上由靜止?jié)L下，鋼球滾過桌邊后便做平拋運動．在鋼球拋出后經(jīng)過的地方放置一塊水平木板，木板由支架固定成水平，木板所在高度可通過豎直標尺讀出，木板可以上下自由調(diào)節(jié)．在木板上固定一張白紙．該同學(xué)在完成裝置安裝后進行了如下步驟的操作：

A．實驗前在白紙上畫一條直線，并在線上標出a、b、c三點，且ab=bc，如圖2，量出ab長度L=20.00cm．
B．讓鋼球從斜面上的某一位置由靜止?jié)L下，調(diào)節(jié)木板高度，使得鋼球正好擊中c點，記下此時木板離地面的高度h₁=70cm．
C．讓鋼球從斜面上的某一位置由靜止?jié)L下，調(diào)節(jié)木板高度，使得鋼球正好擊中b點，記下此時木板離地面的高度h₂=90.00cm．
D．讓鋼球從斜面上的某一位置由靜止?jié)L下，調(diào)節(jié)木板高度，使得鋼球正好擊中a點，記下此時木板離地面的高度h₃=100.00cm．
則該同學(xué)由上述測量結(jié)果即可粗測出鋼球的平拋初速度大小v₀=2.00m/s，鋼球擊中b點時其豎直分速度大小為v_by=1.50m/s．（已知重力加速度為g=10m/s²，空氣阻力忽略不計）

Answer 1

分析 平拋運動在水平方向上做勻速直線運動，在豎直方向上做自由落體運動，根據(jù)豎直方向上連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差是一恒量求出相等的時間間隔，結(jié)合水平位移和時間間隔求出初速度．根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出b點的豎直分速度．

解答 解：根據(jù)題意可知：h_ab=100-90=10cm=0.1m，h_bc=90cm-70cm=20cm=0.2m．
在豎直方向：△h=gt²，
水平方向：x=v₀t，
其中△h=h_bc-h_ac=0.1m，x=L=20cm=0.2m，
代入數(shù)據(jù)解得：t=0.1s，v₀=2.00m/s．
b點為時間的中點，因此有：${v}_{by}=\frac{{h}_{ac}}{2t}=\frac{0.30}{0.2}m/s=1.50m/s$．
故答案為：2.00，1.50．

點評 解決本題的關(guān)鍵知道平拋運動在水平方向和豎直方向上的運動規(guī)律，結(jié)合運動學(xué)公式和推論靈活求解，難度不大．