Question

19．在做研究平拋運動的實驗時，讓小球多次沿同一軌道運動，通過描點法畫出小球平拋運動的軌跡．
（1）為了能較準確地描繪運動軌跡，下面列出一些操作要求，將你認為正確選項的前面字母填在橫線上：ace．
（a）通過調節(jié)使斜槽軌道的末端保持水平
（b）每次釋放小球的位置必須不同
（c）每次必須在同一位置由靜止釋放小球
（d）記錄小球位置用的擋球板（木條或凹槽）每次必須嚴格地等距離下降
（e）小球運動時不應與木板上的白紙（或方格紙）相接觸
（f）將球的位置記錄在紙上后，取下紙，用直尺將點連成折線
（2）某同學在研究平拋運動時，采用以下方法．如圖所示，在實驗中用了一塊平木板附上復寫紙和白紙，豎直立于正對槽口前某處，使小球從斜槽P處由靜止滑下，小球撞在木板上留下痕跡A，將木板向后移距離x，再使小球從斜槽P處由靜止滑下，小球撞在木板上留下痕跡B，將木板再向后移距離x，小球再從斜槽上P處由靜止滑下再得到痕跡C．A、B間距離y₁，B、C間距離y₂．若測得木板后移距離x=10.0cm，測得y₁=5.0cm，y₂=9.9cm．
①根據以上測量量導出小球初速度公式v_o=$x\sqrt{\frac{g}{{y}_{2}-{y}_{1}}}$（用題中所給字母）．
②小球初速度值為$\sqrt{2}$m/s．（保留2位有效數字，g取9.8m/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）球離開導軌后做平拋運動，將平拋運動分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動．根據勻變速直線運動的推論△x=aT²，由y₁、y₂求出A到B或B到C的時間，再求出初速度．

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、c、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、因平拋運動的豎直分運動是自由落體運動，在相同時間里，位移越來越大，因此木條（或凹槽）下降的距離不應是等距的，故d錯誤．
e、做平拋運動的物體在同一豎直面內運動，固定白紙的木板必須調節(jié)成豎直，小球運動時不應與木板上的白紙相接觸，以免有阻力的影響，故e正確．
f、將球經過不同高度的位置記錄在紙上后，取下紙，平滑的曲線把各點連接起來，故f錯誤；
故選：ace．
（2）平拋物體水平方向勻速運動可知：A到B和B到C的時間相同，設為T，因此根據勻變速直線運動規(guī)律有：
△h=y₂-y₁=gT²，
得：T=$\sqrt{\frac{{y}_{2}-{y}_{1}}{g}}$
水平方向勻速運動，故有：，${v}_{0}=\frac{x}{T}$=$x\sqrt{\frac{g}{{y}_{2}-{y}_{1}}}$
代入：x=10cm=0.1m，y₁=5.0cm=0.05m，y₂=9.9cm=0.099m，
解得：v₀=$0.1×\sqrt{\frac{9.8}{0.099-0.05}}=\sqrt{2}$
故答案為：（1）ace；（2）$x\sqrt{\frac{g}{{{y_2}-{y_1}}}}$；  $\sqrt{2}$

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．