Question

12．（1）在“研究平拋物體運(yùn)動”的實(shí)驗(yàn)中，為了描出物體的運(yùn)動軌跡，實(shí)驗(yàn)應(yīng)有下列各個步驟：
A．以0為原點(diǎn)，畫出與y軸相垂直的水平方向x軸；
B．把事先做好的有缺口的紙片用手按在豎直木板上，使由斜槽上滾下、拋出的小球正好從紙片的方孔中通過，用鉛筆在白紙上描下小球穿過這個缺口的位置；
C．每次都使小球從斜槽上固定的標(biāo)卡位置開始滾下，用同樣的方法描出小球經(jīng)過的一系列位置，并用平滑的曲線把它們連接起來，這樣就描出了小球做平拋運(yùn)動的軌跡；
D．用圖釘把白紙釘在豎直木板上，并在木板的左上角固定好斜槽；
E．把斜槽末端拉高一個球半徑處定為0點(diǎn)，在白紙上描出0點(diǎn)，利用重垂線在白紙上畫出過0點(diǎn)向下的豎直線，定為y軸．
在上述的實(shí)驗(yàn)步驟中，缺少的步驟F是檢查斜槽末端是否水平，若不水平將其調(diào)為水平．
在實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)步驟的正確順序是（包括F）：DFEABC．
（2）如果實(shí)驗(yàn)時忘記記下斜槽末端的O的位置，描出如圖所示的軌跡，其中A為小球離開槽口后某一時刻的位置，則可以算出物體平拋的初速度為2m/s，拋出點(diǎn)的坐標(biāo)為（-20cm，-5cm）．（計(jì)算時g=10m/s²）

Answer 1

分析 保證小球做平拋運(yùn)動必須通過調(diào)節(jié)使斜槽的末端保持水平，因?yàn)橐�畫同一運(yùn)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(shí)驗(yàn)要求小球滾下時不能碰到木板平面，避免因摩擦而使運(yùn)動軌跡改變，最后軌跡應(yīng)連成平滑的曲線；
平拋運(yùn)動在水平方向上做勻速直線運(yùn)動，在豎直方向上做自由落體運(yùn)動，根據(jù)豎直方向上△y=gT²，求出時間間隔，再根據(jù)水平方向上的勻速直線運(yùn)動求出初速度．
求出B點(diǎn)在豎直方向上的速度，即可求出運(yùn)動的時間和B點(diǎn)速度，從而求出此時小球水平方向和豎直方向上的位移，即可求出拋出點(diǎn)的坐標(biāo)．

解答 解：（1）保證小球做平拋運(yùn)動必須通過調(diào)節(jié)使斜槽的末端保持水平，所以在上述實(shí)驗(yàn)中缺少調(diào)整斜槽使放在斜槽末端的小球可停留在任何位置以說明斜槽末端切線已水平這一步，實(shí)驗(yàn)順序是：先安裝實(shí)驗(yàn)器材，讓小球做平拋運(yùn)動，最后去下白紙進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，故實(shí)驗(yàn)步驟合理的順序?yàn)椋篋FEABC；
（2）在豎直方向上△y=gT²，T=$\sqrt{\frac{△y}{g}}$=$\sqrt{\frac{0.4-0.15-0.15}{10}}$=0.1s．
則小球平拋運(yùn)動的初速度v₀=$\frac{x}{T}$=$\frac{0.2}{0.1}$m/s=2m/s．
B點(diǎn)在豎直方向上的分速度v_By=$\frac{{y}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.4}{0.2}$=2m/s，
則運(yùn)動的時間t=$\frac{{v}_{By}}{g}$=0.2s．
 水平方向上的位移x₁=vt=0.4m，豎直方向上的位移y=$\frac{1}{2}$gt²=0.2m．
所以開始做平拋運(yùn)動的位置坐標(biāo)x=0.2-0.4=-0.2m=-20cm，y=0.15-0.2m=-0.05m=-5cm
拋出點(diǎn)的坐標(biāo)為（-20cm，-5cm）
故答案為：（1）檢查斜槽末端是否水平，若不水平將其調(diào)為水平；（2）2m/s，（-20cm，-5cm）．

點(diǎn)評 解決平拋實(shí)驗(yàn)問題時，要特別注意實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)．在平拋運(yùn)動的規(guī)律探究活動中不一定局限于課本實(shí)驗(yàn)的原理，要注重學(xué)生對探究原理的理解．
研究平拋運(yùn)動的方法是把平拋運(yùn)動分解到水平方向和豎直方向去研究，水平方向做勻速直線運(yùn)動，豎直方向做自由落體運(yùn)動，兩個方向上運(yùn)動的時間相同，根據(jù)平拋運(yùn)動基本公式解題，本題難度不大．