Question

15．在做“研究平拋運動”的實驗時，通過描點法畫出小球平拋運動的軌跡，并求出平拋運動的初速度，實驗裝置如圖甲所示．

（1）實驗時將固定有斜槽的木板放在實驗桌上，實驗前要檢查木板是否水平，檢查方法將小球放在水平木板的任意位置，若小球靜止（或不動），則木板水平．
（2）關于這個實驗，以下說法中正確的是BCD．
A．小球釋放的初始位置越高越好
B．每次小球要從同一高度由靜止釋放
C．實驗前要用重垂線檢查坐標紙上的豎線是否豎直
D．小球的平拋運動要靠近木板但不接觸
（3）在做“研究平拋運動”的實驗時，坐標紙應當固定在豎直的木板上，圖丙中坐標紙的固定情況與斜槽末端的關系正確的是C

（4）某同學在描繪平拋運動軌跡時，得到的部分軌跡曲線如上面的圖乙所示．在曲線上取A、B、C三個點，測量得到A、B、C三點間豎直距離h₁=10.20cm，h₂=20.20cm，A、B、C三點間水平距離x₁=x₂=x=12.40cm，g取10m/s²，則物體平拋運動的初速度v₀的計算式為${v}_{0}=x\sqrt{\frac{g}{{h}_{2}-{h}_{1}}}$（用字母h₁、h₂、x，g表示），代入數據得其大小為1.24 m/s．

Answer 1

分析 正確解答本題需要掌握：保證小球做平拋運動必須通過調節(jié)使斜槽的末端保持水平，了解作圖法處理數據的注意事項，明確該實驗的具體操作；根據平拋運動的特點，熟練應用運動學中的基本規(guī)律來解決平拋運動問題．由于該實驗用“留跡法”來記錄平拋運動的軌跡，故要求從小球開始做平拋運動就開始記錄．

解答 解：（1）能否使小球做平拋運動，關鍵是使斜槽末端切線水平，判斷是否水平方法：將小球放在槽的末端（或木板上）看小球能否靜止．
（2）小球釋放的初始位置并非越高越好，若是太高，導致水平拋出的速度太大，實驗難以操作，故A錯誤；因為要畫同一運動的軌跡，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B正確；小球豎直方向自由落體運動，水平方向勻速運動，為了正確描繪其軌跡，必須使坐標紙上的豎線是豎直的，故C正確；實驗要求小球滾下時不能碰到木板平面，避免因摩擦而使運動軌跡改變，最后軌跡應連成平滑的曲線，故D正確．
（3）斜槽末端是水平的，小球做平拋運動，要分解為水平和豎直方向的分運動，故方格紙因該水平豎直，坐標原點應該與小球在斜槽末端靜止時在木板上的投影重合，故C正確；
（4）小球在豎直方向做勻變速直線運動，連續(xù)相等時間內的位移差為常數，因此有：△h=gt²所以：t=$\sqrt{\frac{△h}{g}}$，小球平拋運動的初速度大小為：${v}_{0}=\frac{x}{t}=x\sqrt{\frac{g}{{h}_{2}-{h}_{1}}}$，代入數據，解得：${v}_{0}=0.124×\sqrt{\frac{10}{0.202-0.102}}m/s=1.24m/s$．
故答案為：（1）靜止（或不動），（2）BCD，（3）C，（4）${v}_{0}=x\sqrt{\frac{g}{{h}_{2}-{h}_{1}}}$，1.24．

點評 在實驗中如何實現讓小球做平拋運動是關鍵，同時讓學生知道描點法作圖線方法；解決平拋實驗問題時，要特別注意實驗的注意事項，注意運動學基本規(guī)律的應用．