Question

15．在做“研究平物體的運(yùn)動”實(shí)驗(yàn)時：
由于平拋物體的運(yùn)動規(guī)律可以概括為兩點(diǎn)：①水平方向做勻速直線運(yùn)動；②豎直方向做自由落體運(yùn)動．現(xiàn)有甲、乙、丙三位同學(xué)根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)條件，進(jìn)行了平拋運(yùn)動規(guī)律的探究：
甲同學(xué)采取如圖甲所示的裝置，用小錘采用不同的力擊打彈性金屬片，金屬片把A球沿水平方向彈出，同時B球倍松開自由下落，它觀察到的現(xiàn)象是兩球同時落地，這一現(xiàn)象可以說明上述第②點(diǎn)規(guī)律．
乙同學(xué)采用如圖乙所示的裝置，兩個相同的弧形軌道M、N，分別用于發(fā)射小鐵球P、Q，其中N的末端可看做與光滑的水平板相切，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，從而保證小鐵球P、Q在軌道末端的水平初速度v₀相等．現(xiàn)將小鐵球P、Q分別吸在電磁鐵C、D上，然后切斷電源，使兩小球以相同的初速度v₀同時分別從軌道M、N的末端射出．實(shí)驗(yàn)可觀察到的現(xiàn)象應(yīng)是兩球相撞．僅僅改變弧形軌道M的高度，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，仍能觀察到相同的現(xiàn)象，這一現(xiàn)象又可以說法上述第①點(diǎn)規(guī)律．
丙同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中用頻閃照相方法拍攝的小球（可視為質(zhì)點(diǎn)）做平拋運(yùn)動，得到的閃光照片如圖丙，如果圖中每個小方格的邊長表示的實(shí)際距離是l和閃光頻率為f．那么利用上述已知量和圖中信息可以求出的是：
①平拋的初速度大小v₀=3lf．
②小球通過P點(diǎn)時的速度大小v=5lf．
③當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度值g=2lf²．

Answer 1

分析 根據(jù)水平方向上做勻速直線運(yùn)動，結(jié)合水平位移和時間求出平拋運(yùn)動的初速度．根據(jù)豎直方向上某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出P點(diǎn)的豎直分速度，結(jié)合平行四邊形定則求出小球通過P點(diǎn)的速度．根據(jù)連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差是一恒量求出當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度�?/p>

解答 解：根據(jù)甲所示的裝置，觀察的現(xiàn)象是兩球同時落地，說明平拋運(yùn)動在豎直方向上做自由落體運(yùn)動．根據(jù)乙圖示裝置，觀察到的現(xiàn)象是兩球相撞，僅僅改變弧形軌道M的高度，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，仍能觀察到相同的現(xiàn)象，這一現(xiàn)象說明平拋運(yùn)動在水平方向上做勻速直線運(yùn)動．
①平拋運(yùn)動的初速度${v}_{0}=\frac{3l}{T}=3lf$．
②P點(diǎn)豎直分速度${v}_{yP}=\frac{8l}{2T}=4lf$，根據(jù)平行四邊形定則知，P點(diǎn)的速度${v}_{p}=\sqrt{{{v}_{0}}^{2}+{{v}_{yp}}^{2}}$=5lf．
③在豎直方向上有：2l=gT²，解得：g=$\frac{2l}{{T}^{2}}=2l{f}^{2}$．
故答案為：兩球同時落地，②；兩球相撞，①；
①3lf，②5lf，③2lf²．

點(diǎn)評 本題屬于簡單基礎(chǔ)題目，實(shí)驗(yàn)雖然簡單，但是很直觀的驗(yàn)證了平拋運(yùn)動在豎直方向上的運(yùn)動規(guī)律．對于平拋運(yùn)動問題，一定明確其水平和豎直方向運(yùn)動特點(diǎn)，尤其是在豎直方向熟練應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律和推論解題．