Question

13．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)研究平拋運(yùn)動(dòng)初速度的家庭實(shí)驗(yàn)裝置，如圖所示．在水平桌面上放置一個(gè)斜面，讓鋼球從斜面上滾下，鋼球滾過(guò)桌邊后便做平拋運(yùn)動(dòng)，他把桌子搬到豎直墻附近，使做平拋運(yùn)動(dòng)的鋼球能打在附有白紙和復(fù)寫(xiě)紙的墻上，記錄鋼球的落點(diǎn)，改變桌子和墻的距離，就可以得到多組數(shù)據(jù)．
（1）為了完成實(shí)驗(yàn)，除了題中和圖中所示的器材外還需要的器材有刻度尺．
（2）如果該同學(xué)第一次讓桌子緊靠墻壁，從斜面上某一位置靜止釋放鋼球，在白紙上得到痕跡A．以后每次將桌子向后移動(dòng)距離x=10.00cm，重復(fù)剛才的操作，依次在白紙上留下痕跡B、C、D，測(cè)得 B、C間距離y₁=14.58cm，C、D間距離y₂=24.38cm，則小球初速度為1.0m/s（g取9.80m/s²）．
（3）實(shí)驗(yàn)中下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是C
A．墻壁必須是豎直的                          B．每次都應(yīng)該從斜面上同一位置靜止釋放小球
C．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，可以在桌面上向前或向后移動(dòng)斜面    D．鋼球經(jīng)過(guò)桌面邊緣的位置的切線(xiàn)方向應(yīng)該水平．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，要測(cè)量圖中BC與CD的距離，則需要刻度尺；
（2）球離開(kāi)導(dǎo)軌后做平拋運(yùn)動(dòng)，將平拋運(yùn)動(dòng)分解為水平方向的勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)．根據(jù)勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的推論△y=aT²，由y₁、y₂求出A到B或B到C的時(shí)間，再求出初速度；
（3）在實(shí)驗(yàn)中讓小球能做平拋運(yùn)動(dòng)，并能描繪出運(yùn)動(dòng)軌跡，實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是小球是否初速度水平，要求從同一位置多次無(wú)初速度釋放，這樣才能確保每次平拋軌跡相同．

解答 解：（1）除了題中和圖中所示的器材外還需要的器材有刻度尺；
（2）根據(jù)平拋物體水平方向勻速運(yùn)動(dòng)可知：B到C和C到D的時(shí)間相同，設(shè)為T(mén)，因此根據(jù)勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律有：
y₂-y₁=gT²，
所以有：T=$\sqrt{\frac{{y}_{2}-{y}_{1}}{g}}$，
則${v}_{0}=\frac{x}{T}=x\sqrt{\frac{g}{{y}_{2}-{y}_{1}}}$=$0.1×\sqrt{\frac{9.8}{0.2438-0.1458}}$m/s=1.0m/s．
（3）A、根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)可知其運(yùn)動(dòng)軌跡在豎直平面內(nèi)，因此在實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)使用重錘線(xiàn)調(diào)整面板在豎直平面內(nèi)，即要求墻壁平面與小球下落的豎直平面平行，故A正確；
B、由于要記錄小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，必須重復(fù)多次，才能畫(huà)出幾個(gè)點(diǎn)，因此為了保證每次平拋的軌跡相同，所以要求小球每次從同一高度釋放，故B正確；
C、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，不可以在桌面上向前或向后移動(dòng)斜面，否則拋出的初速度發(fā)生改變，故C錯(cuò)誤；
D、實(shí)驗(yàn)中必須保證小球做平拋運(yùn)動(dòng)，而平拋運(yùn)動(dòng)要求有水平初速度且只受重力作用，故D正確．
本題選擇錯(cuò)誤的，故選：C．
故答案為：（1）刻度尺；（2）1.0；（3）C

點(diǎn)評(píng) 解答平拋運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的關(guān)鍵是理解其水平方向和豎直方向的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：水平方向勻速運(yùn)動(dòng)，豎直方向自由落體運(yùn)動(dòng)．同時(shí)熟練應(yīng)用勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律和推論解答問(wèn)題．