Question

5．用如图1所示的装置“研究平抛物体的运动”．
其主要实验步骤如下：
（a）将弧形斜槽固定在桌面上，让其末端伸出桌面边缘外．
（b）用图钉将白纸钉在薄木板上，用支架将木板竖直固定．
（c）将小球从斜槽上释放，在竖直白纸上记录小球所经过的多个位置，用平滑的曲线连接起来，即为小球平抛运动的轨迹．

（1）在“研究平抛物体的运动”实验时，已备有下列器材：白纸、图钉、薄木板、铅笔、弧形斜槽、小球、刻度尺、铁架台，还需要下列器材中的C．
A．秒表       B．天平      C．重锤线       D．测力计
（2）在该实验中，为减少空气阻力对小球的影响，所以选择小球时，应选择A
A．实心小铁球　　　　　B．空心小铁球 　　　 C．实心小木球　　　　　D．塑料小球
（3）在该实验中，应采取下列哪些措施减小实验误差？AD
A．斜槽轨道末端切线必须水平       B．斜槽轨道必须光滑
C．每次要平衡摩擦力              D．小球每次应从斜槽同一高度释放
（4）在该实验中，在取下白纸前，应确定坐标轴原点O，并用重锤线过O作竖直线，以确定坐标系的y轴．图2为甲、乙两位同学关于坐标原点及x轴、y轴的确定，其中做法正确的乙．（选填“甲”或“乙”）
（5）在该实验中，某同学正确地确定了坐标原点及坐标轴后，描绘出小球在不同时刻所通过的三个位置A、B、C，相邻的两个位置间的水平距离均为x，测得x=10.00cm，A、B间的竖直距离y₁=4.78cm，A、C间的竖直距离y₂=19.36cm．如图3所示．（重力加速度g取9.80m/s²）
根据以上直接测量的物理量导出小球做平抛运动的初速度的公式为v₀=$\sqrt{\frac{{g{x^2}}}{{{y_2}-2{y_1}}}}$（用题中所给字母表示）．代入数据得到小球的初速度值为1m/s．

Answer 1

分析 根据实验的原理确定实验所需的器材，通过实验中所需注意的事项分析判断．
平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，根据竖直方向上连续相等时间内的位移之差是一恒量求出相等的时间间隔，结合水平位移和时间间隔求出初速度．

解答 解：（1）在“研究平抛物体的运动”实验时，已备有下列器材：白纸、图钉、薄木板、铅笔、弧形斜槽、小球、刻度尺、铁架台，还需要重锤线，来确定y轴．由于实验不需要测量小球的质量以及运动的时间，所以不需要秒表、天平、测力计．故选：C．
（2）为了减小实验的误差，小球选择质量大一些，体积小一些的，所以选择实心小铁球，故选：A．
（3）A、为了保证小球做平抛运动，斜槽的末端必须水平，故A正确．
B、斜槽轨道不一定要光滑，只要每次从斜槽的同一位置由静止释放小球即可，故B错误，D正确．
C、实验中不需要平衡摩擦力．
（4）确定坐标原点时，应该以小球在斜槽末端时，球心在竖直板上的投影作为原点，故选：乙．
（5）在竖直方向上，根据${y}_{2}-2{y}_{1}=g{T}^{2}$得，T=$\sqrt{\frac{{y}_{2}-2{y}_{1}}{g}}$，可知初速度${v}_{0}=\frac{x}{T}=x\sqrt{\frac{g}{{y}_{2}-2{y}_{1}}}=\sqrt{\frac{g{x}^{2}}{{y}_{2}-2{y}_{1}}}$．
代入数据解得${v}_{0}=\sqrt{\frac{9.8×0.01}{0.1936-2×0.0478}}m/s=1m/s$．
故答案为：（1）C  （2）A （3）AD（4）乙（5）$\sqrt{\frac{{g{x^2}}}{{{y_2}-2{y_1}}}}$，1

点评 解决本题的关键知道实验的原理以及实验中的注意事项，知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式和推论灵活求解．