Question

4．在做“研究平拋物體的運(yùn)動”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過描點(diǎn)法畫出小球平拋運(yùn)動的軌跡，并求出平拋運(yùn)動的初速度．實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示．

（1）關(guān)于這個實(shí)驗(yàn)，
①除了木板、小球、斜槽、鉛筆、圖釘之外，下列器材中還需要的是B．
A．秒表 B．坐標(biāo)紙C．天平D．彈簧秤
②下列說法對實(shí)驗(yàn)結(jié)果不會造成誤差的是C
A．安裝斜槽時(shí)，斜槽末端切線方向不水平
B．確定Oy軸時(shí)，沒有用重垂線
C．斜槽不是絕對光滑的，有一定摩擦
D．根據(jù)曲線計(jì)算平拋運(yùn)動的初速度時(shí)，在曲線上取作計(jì)算的點(diǎn)離原點(diǎn)O較近
（2）某同學(xué)用如圖3所示的裝置，進(jìn)行了“探究平拋運(yùn)動規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)：
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的末端與可看作光滑的水平板相切；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在軌道出口處的水平初速度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，使兩小鐵球能以相同的初速度v₀同時(shí)分別從軌道M、N的下端射出．僅僅改變弧形軌道M的高度，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，仍能觀察到相同的現(xiàn)象，這說明平拋運(yùn)動在水平方向上做勻速直線運(yùn)動．
（3）某同學(xué)采用頻閃攝影的方法拍攝到如圖2所示的“小球做平拋運(yùn)動”的閃光照片的一部分，圖中每個背景方格的邊長均為4.90cm．則小球平拋的初速度為0.49m/s，小球運(yùn)動到b點(diǎn)的速度為1.1 m/s（g=9.8m/s²）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理確定所需測量的物理量，從而確定所需的器材；根據(jù)原理以及實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)確定不影響實(shí)驗(yàn)誤差的操作步驟．
（2）根據(jù)兩球始終相撞，得出P球在水平方向上的運(yùn)動規(guī)律與Q球相同，從而得出平拋運(yùn)動在水平方向上的運(yùn)動規(guī)律．
（3）根據(jù)豎直方向上連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差是一恒量求出相等的時(shí)間間隔，結(jié)合水平位移和時(shí)間間隔求出初速度．根據(jù)豎直方向上某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出b點(diǎn)的豎直分速度，結(jié)合平行四邊形定則求出b點(diǎn)的速度．

解答 解：（1）①在做“研究平拋物體的運(yùn)動”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，除了木板、小球、斜槽、鉛筆、圖釘之外，還需要坐標(biāo)紙，小球的質(zhì)量不需要測量，不需要天平和彈簧秤，運(yùn)動的時(shí)間可以用下降的豎直位移求出，不需要秒表．故選：B．
②A、為保證小球的初速度水平，安裝斜槽時(shí)，斜槽末端切線方向水平，不水平會造成實(shí)驗(yàn)的誤差，故A錯誤．
B、確定Oy軸時(shí)，沒有用重垂線，會造成實(shí)驗(yàn)的誤差，故B錯誤．
C、為了保證小球的初速度相等，每次讓小球從斜槽的同一位置由靜止?jié)L下，斜槽是否光滑不影響實(shí)驗(yàn)，故C正確．
D、根據(jù)曲線計(jì)算平拋運(yùn)動的初速度時(shí)，在曲線上取作計(jì)算的點(diǎn)離原點(diǎn)O應(yīng)較遠(yuǎn)一些，故D錯誤．
故選：C．
（2）將小鐵球P、Q分別吸在電磁鐵C、D上，然后切斷電源，使兩小鐵球能以相同的初速度v₀同時(shí)分別從軌道M、N的下端射出，發(fā)現(xiàn)兩球相撞，僅僅改變弧形軌道M的高度，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，仍能觀察到相同的現(xiàn)象，這說明平拋運(yùn)動在水平方向上做勻速直線運(yùn)動．
（3）在豎直方向上，根據(jù)△y=2L=gT²得，T=$\sqrt{\frac{2L}{g}}=\sqrt{\frac{2×4.9×1{0}^{-2}}{9.8}}s=0.1s$，則小球的初速度${v}_{0}=\frac{2L}{T}=\frac{4.9×1{0}^{-2}}{0.1}m/s=0.49m/s$．
b點(diǎn)的豎直分速度${v}_{yb}=\frac{4L}{2T}=\frac{4×4.9×1{0}^{-2}}{2×0.1}m/s=0.98m/s$．
根據(jù)平行四邊形定則知，b點(diǎn)的速度${v}_=\sqrt{{{v}_{0}}^{2}+{{v}_{yb}}^{2}}$=$\sqrt{0.4{9}^{2}+0.9{8}^{2}}$≈1.1m/s．
故答案為：（1）①B，②C，（2）平拋運(yùn)動在水平方向上做勻速直線運(yùn)動，（3）0.49，1.1．

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