Question

5．在研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)按要求描繪了小球做平拋運(yùn)動(dòng)過程的軌跡如圖，O為拋出點(diǎn)，以O(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系，測(cè)得軌跡上某點(diǎn)的坐標(biāo)為（x，y）
（1）在安裝實(shí)驗(yàn)裝置的過程中，斜槽末端的切線必須是水平的，這樣做的目的是確保拋出時(shí)的初速度水平重錘的作用是確保坐標(biāo)軸的Y軸為豎直方向或沿重錘方向描下Y軸為豎直方向
（2）小球作平拋運(yùn)動(dòng)的初速度表達(dá)式為$\frac{{x\sqrt{2yg}}}{2y}$ （用 x、y、g表示）

Answer 1

分析 在實(shí)驗(yàn)中讓小球在固定斜槽滾下后，做平拋運(yùn)動(dòng)，記錄下平拋后運(yùn)動(dòng)軌跡．然后在運(yùn)動(dòng)軌跡上標(biāo)出特殊點(diǎn)，對(duì)此進(jìn)行處理，由于是同一個(gè)軌跡，因此要求拋出的小球初速度是相同的，所以在實(shí)驗(yàn)時(shí)必須確保拋出速度方向是水平的，同時(shí)固定的斜槽要在豎直面．平拋運(yùn)動(dòng)在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)，根據(jù)高度求出運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，結(jié)合水平位移和時(shí)間求出初速度．

解答 解：（1）在安裝實(shí)驗(yàn)裝置的過程中，斜槽末端的切線必須是水平的，這樣做的目的是確保初速度是水平的，而重錘的作用是確保坐標(biāo)軸的Y軸為豎直方向 或沿重錘方向描下Y軸為豎直方向；
（2）研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)很關(guān)鍵的地方是要保證小球能夠水平飛出，只有水平飛出時(shí)小球才做平拋運(yùn)動(dòng)；
根據(jù)y=$\frac{1}{2}$gt²得，
t=$\sqrt{\frac{2y}{g}}$．
則初速度v₀=$\frac{x}{t}$=$\frac{{x\sqrt{2yg}}}{2y}$．
故答案為：（1）確保拋出時(shí)的初速度水平；確保坐標(biāo)軸的Y軸為豎直方向 或沿重錘方向描下Y軸為豎直方向；
（2）$\frac{{x\sqrt{2yg}}}{2y}$．

點(diǎn)評(píng) 在實(shí)驗(yàn)中如何實(shí)現(xiàn)讓小球做平拋運(yùn)動(dòng)是關(guān)鍵，因此實(shí)驗(yàn)中關(guān)鍵是斜槽末端槽口的切線保持水平及固定后的斜槽要豎直．
本題主要考察了平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的理解和應(yīng)用，尤其是有關(guān)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及推論的應(yīng)用，是一道考查能力的好題目．