Question

1．某物理實(shí)驗(yàn)小組采用如圖甲所示的裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)．

（1）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B
A．保證小球飛出時(shí)，速度既不太大，也不太小
B．保證小球飛出時(shí)，初速度水平
C．保證小球在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間每次都相等
D．保證小球運(yùn)動(dòng)的軌跡是一條拋物線
（2）某同學(xué)每次都將小球從斜槽的同一位置無初速釋放，并從斜槽末端水平飛出．改變水平擋板的高度，就改變了小球在板上落點(diǎn)的位置，從而可描繪出小球的運(yùn)動(dòng)軌跡．某同學(xué)設(shè)想小球先后三次做平拋，將水平板依次放在如圖乙1、2、3的位置，且l與2的間距等于2與3的間距．若三次實(shí)驗(yàn)中，小球從拋出點(diǎn)到落點(diǎn)的水平位移依次為x₁、x₂、x₃，忽略空氣阻力的影響，下面分析正確的是C．
A．x₂-x₁=x₃-x₂　　　B．x₂-x₁＜x₃-x₂　　　C．x₂-x₁＞x₃-x₂　　D．無法判斷
（3）另一同學(xué)通過正確的實(shí)驗(yàn)步驟及操作，在坐標(biāo)紙上描出了小球水平拋出后的運(yùn)動(dòng)軌跡．部分運(yùn)動(dòng)軌跡如圖丙所示．圖中水平方向與豎直方向每小格的長(zhǎng)度均為L(zhǎng)，P₁、P₂和P₃是軌跡圖線上的3個(gè)點(diǎn)，P₁和P₂、P₂和P₃之間的水平距離相等．重力加速度為g．可求出小球從P₁運(yùn)動(dòng)到P₂所用的時(shí)間為$\sqrt{\frac{2L}{g}}$，小球拋出時(shí)的水平速度為3$\sqrt{\frac{gL}{2}}$．

Answer 1

分析 （1）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．
（2）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)，比較豎直方向上下落相同位移的時(shí)間關(guān)系，從而比較出水平位移的關(guān)系．
（3）根據(jù)豎直方向運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)△h=gt²，求出物體運(yùn)動(dòng)時(shí)間，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度大小等于該過程中的平均速度大小可以求出P₂在豎直方向上的速度大小，根據(jù)v_y=gt可以求出從拋出到P₂點(diǎn)的時(shí)間，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)一步求出結(jié)果．

解答 解：（1）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)，才能確保做平拋運(yùn)動(dòng)，故ACD錯(cuò)誤，B正確．
（2）因?yàn)槠綊佭\(yùn)動(dòng)在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)，下落的速度越來越快，則下落相等位移的時(shí)間越來越短，水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以x₂-x₁＞x₃-x₂，因?yàn)槠綊佭\(yùn)動(dòng)的過程中，只有重力做功，所以機(jī)械能守恒，則，△E₁=△E₂=△E₃．故C正確，A、B、D錯(cuò)誤．
（3）因兩段對(duì)應(yīng)的水平距離相等，故兩段運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等，而豎直位移分別為3L和5L；
故在豎直方向由△h=gt²可得：t=$\sqrt{\frac{2L}{g}}$；
水平速度為：v=$\frac{3L}{t}$=3$\sqrt{\frac{gL}{2}}$；
故答案為：（1）B；（2）C；（3）$\sqrt{\frac{2L}{g}}$，3$\sqrt{\frac{gL}{2}}$．

點(diǎn)評(píng) （1）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．
（2）解決本題的關(guān)鍵是知道平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向和豎直方向上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式進(jìn)行分析．
（3）對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)的考查要注意水平速度及時(shí)間的求法，掌握好平拋運(yùn)動(dòng)的處理規(guī)律．