Question

3．某同學(xué)用如圖1所示的裝置，進(jìn)行了“探究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)：
（1）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的末端與可看作光滑的水平板相切；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．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)水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)．
（2）在“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是BC
A．小球每次從斜槽上開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的位置可以不同
B．在開(kāi)始實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)調(diào)整斜槽的末端至水平狀態(tài)
C．在實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)使用重錘線調(diào)整板面在豎直平面內(nèi)
D．斜槽軌道必須光滑
（3）如圖2，在平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中得出的一段軌跡上任取水平距離為△s=0.2m的三點(diǎn)A、B、C，這三點(diǎn)之間的豎直距離分別為s₁=0.1m，s₂=0.2m，則其初速度為2 m/s．B點(diǎn)的速度為2.5 m/s （g=10m/s²）

Answer 1

分析 （1）兩個(gè)小鐵球能以相同的初速度同時(shí)分別從軌道M、N的下端射出，可以看到P、Q兩球相碰．可知小球P在水平方向上的運(yùn)動(dòng)情況與Q球的運(yùn)動(dòng)情況相同；
（2）保證小球做平拋運(yùn)動(dòng)必須通過(guò)調(diào)節(jié)使斜槽的末端保持水平，因?yàn)橐��?huà)同一運(yùn)動(dòng)的軌跡，必須每次釋放小球的位置相同，且由靜止釋放（軌道是否光滑不要緊），以保證獲得相同的初速度，實(shí)驗(yàn)中要求面板要和水平面垂直，即面板在豎直平面內(nèi)．
（2）豎直方向自由落體運(yùn)動(dòng)，△h=gT²，水平方向勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)x=v₀t可以求出小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度．

解答 解：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)可知，P球從M點(diǎn)平拋，而Q球從N點(diǎn)在水平面上勻速運(yùn)動(dòng)，二者運(yùn)動(dòng)軌跡雖然不同，但是水平方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同，均為勻速直線運(yùn)動(dòng)，則說(shuō)明平拋運(yùn)動(dòng)水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)；
（2）A、因?yàn)橐��?huà)同一運(yùn)動(dòng)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，故A錯(cuò)誤；
B、通過(guò)調(diào)節(jié)使斜槽末端保持水平，是為了保證小球做平拋運(yùn)動(dòng)，故B正確；
C、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)使用重錘線調(diào)整面板在豎直平面內(nèi)，故C正確；
D、該實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是每次小球平拋的速度相同且都是水平的，只要每次從同一位置靜止釋放，即可保證拋出速度相同，與軌道是否光滑沒(méi)有關(guān)系，故D錯(cuò)誤．
故選：BC．
（2）A到B與B到C的時(shí)間相等，因此在豎直方向有：△h=gT²，
△h=s₂-s₁=0.1m，
所以解得T=0.1s，
水平方向勻速運(yùn)動(dòng)有：△x=v₀T，
解得v₀=2m/s．
依據(jù)平均速度等于中時(shí)刻瞬時(shí)速度，則有：v_By=$\frac{{s}_{1}+{s}_{2}}{2T}$=$\frac{0.1+0.2}{0.2}$=1.5m/s
那么B點(diǎn)的速度大小為v_B=$\sqrt{{v}_{0}^{2}+{v}_{By}^{2}}$=$\sqrt{{2}^{2}+1．{5}^{2}}$=2.5m/s
故答案為：（1）平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上為勻速直線運(yùn)動(dòng)；
（2）BC；
（3）2，2.5．

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，知道水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)．
解決平拋實(shí)驗(yàn)問(wèn)題時(shí)，要特別注意實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)，在平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律探究活動(dòng)中不一定局限于課本實(shí)驗(yàn)的原理，要注重學(xué)生對(duì)探究原理的理解，提高解決問(wèn)題的能力；注意熟練應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律來(lái)解決問(wèn)題．