Question

13．三個同學(xué)根據(jù)不同的實驗條件，進(jìn)行了探究平拋運動規(guī)律的實驗：
（1）甲同學(xué)采用如圖甲所示的裝置．用小錘擊打彈性金屬片，金屬片把A球沿水平方向彈出，同時B球被松開自由下落，觀察到兩球同時落地．改變小錘擊打的力度，即改變A球被彈出時的速度，兩球仍然同時落地，這說明平拋運動在豎直方向上是自由落體運動．

（2）乙同學(xué)采用如圖乙所示的裝置，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N的末端可看做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，從而保證小鐵球P、Q在軌道末端的水平初速度v₀相等．現(xiàn)將小鐵球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的末端射出．實驗可觀察到的現(xiàn)象應(yīng)是兩球在水平面上碰撞．僅僅改變弧形軌道M的高度，重復(fù)上述實驗，仍能觀察到相同的現(xiàn)象，這說明平拋運動在水平方向上是勻速運動．
（3）丙同學(xué)采用頻閃照相法拍攝到如圖丙所示的小球做平拋運動的照片，圖中每個小方格的邊長為L=1.25cm，則由圖可求得拍攝時每0.036 s曝光一次，該小球做平拋運動的初速度大小為0.7 m/s．（g取9.8m/s²）

Answer 1

分析 （1）探究平拋運動的規(guī)律中，實驗甲同時讓A球做平拋運動，B球做自由落體運動．若兩小球同時落地，則說明平拋運動豎直方向是自由落體運動．
（2）實驗乙同時讓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．
（3）用頻閃照相儀得到的圖片，它們間的時間是相等，因此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)合時間可算出拋出速度．

解答 解：（1）在打擊金屬片時，兩小球同時做平拋運動與自由落體運動．結(jié)果同時落地，則說明平拋運動豎直方向是自由落體運動；
（2）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(dāng)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(dāng)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．
（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=l=gT²可得：
T=$\sqrt{\frac{L}{g}}$=$\sqrt{\frac{1.25×1{0}^{-2}}{9.8}}$=0.036s
水平方向勻速直線運動：由x=v₀t，得：
v₀=$\frac{x}{t}$=$\frac{2L}{T}$=2$\sqrt{gL}$=2$\sqrt{9.8×1.25×1{0}^{-2}}$m/s=0.7m/s
故答案為：（1）平拋運動在豎直方向上是自由落體運動；（2）兩球在水平面上碰撞，平拋運動在水平方向上是勻速運動；（3）0.036，0.7．

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(xué)公式解題，是考查分析實驗與應(yīng)用規(guī)律的好題．