Question

20．（1）在做“研究平拋物體的運動”實驗時，除了木板、小球、斜槽、鉛筆、圖釘之外，下列器材中還需要的是CE．
A．秒表  B．天平    C．坐標紙   D．彈簧秤   E．重垂線
（2）實驗中，下列說法正確的是AD
A．應使小球每次從斜槽上相同的位置自由滑下
B．斜槽軌道必須光滑
C．斜槽軌道末端可以不水平
D．要使描出的軌跡更好地反映真實運動，記錄的點應適當多一些
E．為了比較準確地描出小球運動的軌跡，應該用一條曲線把所有的點連接起來．
（3）在研究平拋物體運動的實驗中，用一張印有小方格的紙來記錄小球做平拋運動的軌跡，小方格的邊長L=0.8cm，若小球在平拋運動過程中的幾個位置如圖1中的a、b、c、d所示，則小球平拋初速度的為v₀=0.40m/s，小球到達b點時的瞬時速度大小為v_b=0.56m/s（保留兩位有效數(shù)字）（取$\sqrt{2}$=1.4，$\sqrt{3}$=1.7，$\sqrt{5}$=2.2，g=10m/s²）
某同學在做研究平拋運動的實驗時，忘記記下斜槽未端小球重心的位置，圖2中的A、B、C、D4點為小球運動一段時間后陸續(xù)經(jīng)過的位置，他便以A點作為坐標原點，以水平方向和豎直方向分別為x、y軸建立直角坐標系，得到如圖所示的圖象，則由圖可知拋出點的坐標為（-20cm，-5cm）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的原理確定所需測量的物理量，從而確定需要的實驗器材；
（2）根據(jù)實驗的原理以及操作中的注意事項確定正確的操作步驟；
（3）根據(jù)連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差是一恒量求出相等的時間間隔，結合水平位移和時間求出求出初速度．根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出b點的豎直分速度，結合平行四邊形定則求出b點的瞬時速度大�。�
同理求出初速度和B點的豎直分速度，結合速度時間公式求出拋出點到B點的時間，從而得出拋出點到B點的豎直位移和水平位移，求出拋出點的坐標．

解答 解：（1）在做“研究平拋物體的運動”實驗時，除了木板、小球、斜槽、鉛筆、圖釘之外，下列器材中還需要重錘線，確保小球拋出是在豎直面內(nèi)運動，還需要坐標紙，便于確定小球間的距離．故選：CE．
（2）A、為了保證小球的初速度相等，每次讓小球從斜槽的同一位置由靜止釋放，斜槽不一定需要光滑，故A正確，B錯誤．
C、為了保證小球的初速度水平，斜槽的末端需切線水平，故C錯誤．
D、要使描出的軌跡更好地反映真實運動，記錄的點應適當多一些，故D正確．
E、描出小球運動的軌跡時，偏離比較遠的點可以大膽地舍去，故E錯誤．
故選：AD．
（3）根據(jù)△y=2L=gT²得，相等的時間間隔T=$\sqrt{\frac{2L}{g}}=\sqrt{\frac{2×0.8×1{0}^{-2}}{10}}s=0.04s$，
則小球平拋運動的初速度${v}_{0}=\frac{2L}{T}=\frac{2×0.8×1{0}^{-2}}{0.04}m/s=0.40m/s$，
b點的豎直分速度${v}_{yb}=\frac{4L}{2T}=\frac{4×0.8×1{0}^{-2}}{0.08}m/s=0.40m/s$，則b點的速度${v}_=\sqrt{{{v}_{0}}^{2}+{{v}_{yb}}^{2}}=\sqrt{0.16+0.16}$m/s=0.56m/s．
根據(jù)△y=gT′²得，$T′=\sqrt{\frac{0.1}{10}}s=0.1s$，則初速度${v}_{0}=\frac{x}{T′}=\frac{0.20}{0.1}m/s=2.0m/s$，
B點的豎直分速度${v}_{yB}=\frac{0.40}{0.2}m/s=2.0m/s$，
拋出點到B點的時間$t=\frac{{v}_{yB}}{g}=\frac{2}{10}s=0.2s$，拋出點到B點的水平位移x_B=v₀t=2×0.2m=0.4m=40cm，則拋出點的橫坐標x=20-40cm=-20cm，
拋出點到B點的豎直位移${y}_{B}=\frac{1}{2}g{t}^{2}=\frac{1}{2}×10×0.04m=0.2m=20cm$，則拋出點的縱坐標y=15-20cm=-5cm．
故答案為：（1）CE，（2）AD，
（3）0.40，0.56，
（4）-20，-5．

點評 解決本題的關鍵知道平拋運動在水平方向和豎直方向上的運動規(guī)律，結合運動學公式和推論靈活求解，難度不大．