Question

11．下面是做“研究平拋物體的運動”實驗步驟．
A．將鋼球從斜槽上的某點釋放，它離開斜槽后在空間做平拋運動，在小球軌跡的某處用帶孔的卡片迎接小球，使小球恰好從孔中央通過而不碰到邊緣，然后對準孔中央在白紙上記下一個點；
B．以斜槽末端作為平拋運動的起點O，在白紙上標出O的位置；
C．取下白紙，在紙上畫一條與豎直線oy垂直的水平線ox；
D．用光滑曲線把記錄小球通過的位置的若干點連接起來，就得到平拋運動的軌跡．由于測定各個點時存在誤差，所畫的曲線可不通過個別偏差大的點，但必須保持曲線光滑，不允許出現(xiàn)凹陷處；
E．從斜槽上不同點釋放小球，用步驟A的方法測定平拋軌跡上的其他點；
F．在曲線上取5～6個點（不必是步驟A測出的點）．用尺測出每個點的坐標值x、y，分別求出小球的初速度，然后取平均值就得到實驗測出的初速度；
G．靠目測在紙上畫出過O點向下的豎直線oy；
H．將白紙用圖釘訂在豎直的木板上，在木板的左上角固定斜槽．
（1）以上實驗步驟中有錯誤或不足，需要修改的是B選項中，應(yīng)該以球在槽口時球心在坐標紙上的投影點作為坐標原點，E選項中應(yīng)該從斜槽上同一點釋放小球，G選項中用重錘線畫出過O點向下的豎直線oy．
（2）以上實驗步驟按正確的順序排列是HBGAECDF．
（3）如圖所示為一小球做平拋運動的閃光照片的一部分，圖中背景方格的邊長均為5cm，如果g取10m/s²，那么：
①閃光頻率是10Hz．
②小球運動中水平分速度的大小是1.5m/s．
③小球經(jīng)過B點時速度大小是2.5m/s．

Answer 1

分析 （1、2）讓小球多次從同一位置上靜止?jié)L下，目的是保證小球多次做平拋運動的初速度相等，這樣目的是為了保證軌跡相同；保證小球做平拋運動，所以斜槽末端保持水平，實驗時以球在槽口時球心在坐標紙上的投影點作為坐標原點，實驗步驟的合理順序的排列要明確實驗的正確安排順序；
（3）平拋運動在水平方向上做勻速直線運動，在豎直方向上做自由落體運動，根據(jù)豎直方向上相等時間內(nèi)的位移之差是一恒量求出相等的時間間隔，結(jié)合水平位移和時間間隔求出平拋運動的初速度，即水平分速度．根據(jù)某段時間內(nèi)平均速度等于中間時刻的瞬時速度，求出B點豎直方向上的分速度，根據(jù)平行四邊形定則求出B點的速度大小．

解答 解：（1）B選項中，應(yīng)該以球在槽口時球心在坐標紙上的投影點作為坐標原點，E選項中應(yīng)該從斜槽上同一點釋放小球，這樣保證初速度相同，G選項中不能靠目測在紙上畫出過O點向下的豎直線oy，而是用重錘線畫出過O點向下的豎直線oy；
（2）在進行試驗時首先根據(jù)實驗原理進行實驗裝置的安裝，即安裝好器材（H），注意讓斜槽末端切線水平，球在槽口時球心在坐標紙上的投影點作為坐標原點和過O點向下的豎直線oy，（BG）；然后進行實驗，即讓小球多次從同一位置上滾下，記下小球穿過卡片孔的一系列位置（AE）；最后進行數(shù)據(jù)處理，取下白紙，以O(shè)為原點，以豎直線為軸建立坐標系，用平滑曲線畫平拋軌跡（CD），測出曲線上某點的坐標x、y，算出該點的瞬時速度（F），\
所以順序為：HBGAECDF．
（3）①根據(jù)△y=2L=gT²得：T=$\sqrt{\frac{2L}{g}}=\sqrt{\frac{2×0.05}{10}}=0.1s$，
則閃光頻率是：$f=\frac{1}{T}=\frac{1}{0.1}=10Hz$；
②小球在運動過程中水平分速度為：${v}_{0}=\frac{3L}{T}=\frac{3×0.05}{0.1}=1.5m/s$；
③B點豎直分速度為：${v}_{By}=\frac{{h}_{AC}}{2T}=\frac{8×0.05}{0.2}=2m/s$，
根據(jù)平行四邊形定則知，小球經(jīng)過B點的速度為：${v}_{B}=\sqrt{{{v}_{0}}^{2}+{{v}_{By}}^{2}}=\sqrt{1．{5}^{2}+{2}^{2}}=2.5m/s$．
故答案為：（1）B選項中，應(yīng)該以球在槽口時球心在坐標紙上的投影點作為坐標原點，E選項中應(yīng)該從斜槽上同一點釋放小球，G選項中用重錘線畫出過O點向下的豎直線oy；（2）HBGAECDF；（3）①10；②1.5；③2.5．

點評 關(guān)于平拋運動實驗要掌握實驗的注意事項、實驗步驟、實驗原理．平拋運動分解為：水平方向的勻速直線運動，豎直方向的自由落體運動．分析小球水平方向和豎直方向的運動特點，充分利用勻變速直線運動的規(guī)律結(jié)合運動的合成來求解．