Question

8．三個(gè)同學(xué)根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)條件，進(jìn)行了“探究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)：

（1）甲同學(xué)采用如圖1所示的裝置．用小錘打擊彈性金屬片，金屬片把A球沿水平方向彈出，同時(shí)B球被松開(kāi)，自由下落，觀察到兩球同時(shí)落地，改變小錘打擊的力度，即改變A球彈出時(shí)的速度，兩球仍然同時(shí)落地，這說(shuō)明平拋運(yùn)動(dòng)的物體在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)．
（2）乙同學(xué)采用如圖2所示的裝置．兩個(gè)相同的弧形軌道M、N，分別用于發(fā)射小鐵球P、Q，其中N的末端與可看做光滑的水平板相切；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．實(shí)驗(yàn)可觀察到的現(xiàn)象應(yīng)是P球會(huì)砸中Q球，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(shuō)明平拋運(yùn)動(dòng)的物體在水平方向上做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)．
（3）丙同學(xué)采用頻閃攝影的方法拍攝到如圖3所示的“小球做平拋運(yùn)動(dòng)”的照片．圖中每個(gè)小方格的邊長(zhǎng)為1.25cm，則由圖可求得v₀=2$\sqrt{gL}$（用L、g表示），其值是0.7m/s．（g取9.8m/s²）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)A球的豎直分運(yùn)動(dòng)與B球的運(yùn)動(dòng)相同得出平拋運(yùn)動(dòng)豎直分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)．
（2）根據(jù)P球水平方向上的分運(yùn)動(dòng)與Q球相同，得出平拋運(yùn)動(dòng)水平分運(yùn)動(dòng)是勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)．
（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)間間隔求出平拋運(yùn)動(dòng)的初速度．

解答 解：（1）兩球同時(shí)落地，知A球在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與B球相同，即平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)．
（2）切斷電源，使兩小球能以相同的初速度v₀同時(shí)分別從軌道M、N的末端射出．實(shí)驗(yàn)可觀察到的現(xiàn)象應(yīng)是P球擊中Q球，可知P球在水平方向上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與Q球相同，即平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)．
（3）因?yàn)樾∏蛟谒�平方向上做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)．
很快△y=gT²，即L=gT ²，解得T=$\sqrt{\frac{L}{g}}=\sqrt{\frac{1.25×1{0}^{-2}}{9.8}}s$=3.57×10^-2s
又因?yàn)?L=v₀T，解得v₀=$\frac{2L}{T}$=2$\sqrt{gL}$，
代入L、g的值得v₀=0.7m/s．
故答案為：
（1）平拋運(yùn)動(dòng)的物體在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)
（2）P球會(huì)砸中Q球　平拋運(yùn)動(dòng)的物體在水平方向上做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)
（3）2$\sqrt{gL}$　0.7

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