Question

20．如圖所示，是某興趣小組研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置．兩個(gè)相同的弧形軌
道CN、DM，分別用于發(fā)射小鐵球P、Q，其中CN的末端水平，DM的末端與光滑的水平板ME相切；兩軌道上端分別裝有電磁鐵C、D，調(diào)節(jié)電磁鐵C、D的高度，使AC=BD；將小鐵球P、Q分別吸在電磁鐵C、D上，同時(shí)切斷電源，使兩球分別從軌道CN、DM的下端射出．用頻閃照相儀拍到了Q球在光滑水平板上運(yùn)動(dòng)過程的四個(gè)位置，同時(shí)也拍攝到P球下落過程中四個(gè)對(duì)
應(yīng)時(shí)刻的位置（中間的一個(gè)位置圖中未標(biāo)出），背景的方格紙每小格的邊長(zhǎng)為5cm．試問：
（1）P小鐵球在E點(diǎn)正好砸在Q球上，這說明拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上是勻速運(yùn)動(dòng)．
（2）請(qǐng)?jiān)诖痤}紙上圖中畫出P球未標(biāo)出的那個(gè)位置
（3）頻閃照相儀拍攝照片的時(shí)間間隔△t=0.1s（g=10m/s²）
（4）兩球水平初速度V₀=1.5 m/s．

Answer 1

分析 探究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律中，實(shí)驗(yàn)同時(shí)讓P球做平拋運(yùn)動(dòng)，Q球做勻速運(yùn)動(dòng)．若兩小球相碰，則說明平拋運(yùn)動(dòng)水平方向是勻速運(yùn)動(dòng)．
根據(jù)水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)即可確定小球具體的位置；
利用在相等的時(shí)間內(nèi)位移之差是恒定的，結(jié)合重力加速度可求出它們間的時(shí)間．
再利用水平方向的位移結(jié)合時(shí)間可算出拋出的初速度．

解答 解：（1）讓兩小球從相同的弧形軌道上相同高度滾下，從而使兩小球同時(shí)滾離軌道并具有相同的速度．小球P做平拋運(yùn)動(dòng)，小球Q做勻速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)兩小球相遇時(shí)則說明小球平拋運(yùn)動(dòng)水平方向是勻速直線運(yùn)動(dòng)．當(dāng)同時(shí)改變兩小球滾下的高度時(shí)，仍能相碰，則說明平拋運(yùn)動(dòng)水平方向總是勻速直線運(yùn)動(dòng)．
（2）由上分析可知，小球P水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，且在相等時(shí)間內(nèi)的位移之差相等，同時(shí)兩分運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等，
那么P球的位置如圖所示：

（3）平拋運(yùn)動(dòng)可看成豎直方向自由落體運(yùn)動(dòng)與水平方向勻速直線運(yùn)動(dòng)；
在豎直方向：由△h=gt²可得
           t=$\sqrt{\frac{2×0.05}{10}}$=0.1s
水平方向：由x=v₀t得：
   v₀=$\frac{3L}{t}$=$\frac{3×0.05}{0.1}$=1.5m/s
故答案為：（1）平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上是勻速運(yùn)動(dòng)；
（2）如上圖所示；
（3）0.1；
（4）1.5．

點(diǎn)評(píng) 通過實(shí)驗(yàn)探究出平拋運(yùn)動(dòng)處理的規(guī)律，并掌握了運(yùn)動(dòng)的合成與分解，同時(shí)運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解題．