Question

2．某同學設計了一個研究平拋運動的實驗裝置如圖1所示．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節(jié)．在木板上固定一張白紙．該同學在完成裝置安裝后進行了如下步驟的實驗：

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=40.00cm．
B．讓鋼球從斜面上的某一位置由靜止?jié)L下，調節(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h₁=100.00cm．
C．讓鋼球從斜面上的同一位置由靜止?jié)L下，調節(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=90.00（cm）．
D．讓鋼球從斜面上的同一位置由靜止?jié)L下，調節(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h₃=70.00cm．則該同學由上述測量結果即可粗測出鋼球的平拋初速度大小v_o=4.00m/s，鋼球擊中b點時其豎直分速度大小為v_by=1.5m/s．已知鋼球的重力加速度為g=10m/s²，空氣阻力不計．

Answer 1

分析 根據豎直方向運動特點△h=gt²，求出物體運動時間，然后利用水平方向運動特點即可求出平拋的初速度，鋼球擊中b點時其豎直分速度可以根據豎直方向做自由落體運動求解．

解答 解：根據題意可知：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=40cm=0.4m，
代入數據解得：t=0.1s，v₀=4.00m/s．
b點為時間的中點，因此有：
v_by=$\frac{{h}_{ac}}{2t}=\frac{0.30}{0.2}m/s=1.5m/s$．
故答案為：4.00，1.5．

點評 本題不但考查了實驗的操作，而且考查了平拋運動的規(guī)律以及勻速運動和勻變速運動的規(guī)律，對同學的知識的綜合應用要求比較高，是個考查學生能力的好題．