Question

15．在做“研究平拋運動”實驗時，讓小球多次沿同一軌道運動，通過描點法畫出小球平拋運動的軌跡．
（1）已備有如下器材：A、白紙，B、圖釘，C、方木板，D、斜槽軌道，E、小球，F(xiàn)、秒表，G、重錘線，H、刻度尺，I、有孔直角卡片．
上述器材中不需要的是F（填器材名稱前的字母）
（2）為了得到較準(zhǔn)確的運動軌跡，在下面的操作要點中你認為正確的是AD
A．通過調(diào)節(jié)使斜槽軌道的末端水平； 
B．為減小實驗誤差，應(yīng)使小球每次從斜槽軌道上不同位置滾下，最后取平均值； 
C．為消除軌道摩擦力的影響，應(yīng)使斜槽軌道的末端傾斜，直到小球能在軌道的末端勻速運動以平衡摩擦力； 
D．小球每次必須從斜槽上的同一位置靜止釋放．
（3）某同學(xué)在實驗中得到如圖所示的曲線，該曲線是平拋運動軌跡中間的一部分，x軸和y軸分別表示水平方向和豎直方向，則該物體平拋運動的初速度為1m/s，小球拋出點的位置在圖中坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為（-5cm，-1.25cm）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的原理確定所需的測量的物理量，從而確定不需要的器材；
（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)豎直方向上連續(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(jié)合水平位移和時間間隔求出初速度．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橫坐標(biāo)為10cm點的豎直分速度，結(jié)合速度時間公式求出拋出點到達該點的時間，結(jié)合運動學(xué)公式求出拋出點到達該點的豎直位移和水平位移，從而得出拋出點的坐標(biāo)．

解答 解：（1）實驗中平拋運動的時間由豎直方向上的高度求出，不需要秒表測量，故F不需要．
（2）A、為了保證小球的初速度水平，斜槽的末端需水平，故A正確．
B、為減小實驗誤差，應(yīng)使小球每次從斜槽軌道上同一位置滾下，故B錯誤．
C、該實驗不需要平衡摩擦力，只要讓小球每次從斜槽的同一位置由靜止?jié)L下，保證平拋運動的初速度相等即可，故C錯誤，D正確．
故選：AD．
（3）在豎直方向上，根據(jù)△y=gT²得相等的時間間隔為：T=$\sqrt{\frac{△y}{g}}=\sqrt{\frac{0.2-0.1}{10}}s=0.1s$，
則平拋運動的初速度為：${v}_{0}=\frac{x}{T}=\frac{0.1}{0.1}m/s=1m/s$．
x=10cm處點的豎直分速度為：${v}_{y}=\frac{0.3}{0.2}m/s=1.5m/s$，
則拋出點到該點的時間為：$t=\frac{{v}_{y}}{g}=\frac{1.5}{10}s=0.15s$，
拋出點到該點的水平位移為：△x=v₀t=1×0.15m=0.15m=15cm，
豎直位移為：$△y=\frac{1}{2}g{t}^{2}=\frac{1}{2}×10×0.1{5}^{2}$m=0.1125m=11.25cm，
則拋出點的橫坐標(biāo)為：x=10-15cm=-5cm，縱坐標(biāo)為：y=10-11.25cm=-1.25cm．
故答案為：（1）F；（2）AD；（3）1，（-5cm，-1.25cm）

點評 解決本題的關(guān)鍵知道實驗的原理以及操作中的注意事項，知道平拋運動在水平方向和豎直方向上的運動規(guī)律，結(jié)合運動學(xué)公式和推論靈活求解，難度不大．