Question

4．在研究平拋運動的實驗中，為了正確描繪出小球平拋運動的軌跡，在固定弧形斜槽時，應注意使斜槽末端切線方向保持水平；實驗時，每次使小球由靜止?jié)L下都應注意從同一高度．某同學在做實驗時，只記錄了小球在運動過程中的A、B、C三點的位置，取A點為坐標原點，建立直角坐標系（y軸為鉛直方向），各點的坐標如圖所示．g取10m/s²．則小球拋出點的坐標是（-20，-5）；小球經過B點時的速度大小是2$\sqrt{2}$m/s．（結果可以用根式表示）

Answer 1

分析 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，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，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．

解答 解：通過調節(jié)使斜槽末端保持水平，是為了保證小球做平拋運動，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；
根據△y=gT²得：T=$\sqrt{\frac{△y}{g}}$=$\sqrt{\frac{0.4-0.15-0.15}{10}}$=0.1s
則平拋運動的初速度為：v₀=$\frac{x}{T}$=$\frac{0.2}{0.1}$=2m/s
B點豎直方向上的分速度為：v_y=$\frac{{y}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.40}{0.2}$=2m/s
則B點的速度為：v_B=$\sqrt{{v}_{0}^{2}+{v}_{y}^{2}}$=$\sqrt{{2}^{2}+{2}^{2}}$=2$\sqrt{2}$m/s
則小球運動到B點的時間為：t=$\frac{{v}_{y}}{g}$=0.2s
所以B點的水平位移為：x=v₀t=0.4m=40cm，
豎直位移為：y=$\frac{1}{2}$gt²=$\frac{1}{2}$×10×0.04=20cm
所以小球拋出點的位置橫坐標為：20-40cm=-20cm，縱坐標為：15-20cm=-5cm．
所以小球拋出點的位置坐標為（-20cm，-5cm）．
故答案為：斜槽末端切線方向保持水平；從同一高度；（-20，-5）； 2$\sqrt{2}$m/s．

點評 解決平拋實驗問題時，要特別注意實驗的注意事項，在平拋運動的規(guī)律探究活動中不一定局限于課本實驗的原理，要注重學生對探究原理的理解，提高解決問題的能力．