Question

19．（1）如图，在做“研究平抛运动的规律”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹，为了能较准确地描出运动轨迹，下面列出了一些操作要求，正确的是AC．
A．通过调节使斜槽的末端保持水平．
B．每次释放小球的位置可以不同．
C．每次必须由静止释放小球．
D．小球运动时不应与木板上的白纸（或方格纸）相接触．
（2）在另一次实验中将白纸换成如图所示为一小球做平抛运动的闪光照相照片的一部分，图中背景方格的边长L均为5cm．如果取g=10m/s²，那么，
（1）闪光时间间隔是0.1 s
（2）则小球平抛的初速度的计算式V₀=3$\sqrt{\frac{gL}{2}}$  （用L，g表示）
（3）小球平抛的初速度的大小是1.5 m/s．
（4）小球经过B点时竖直速度大小是2.5 m/s．

Answer 1

分析 （1）保证小球做平抛运动必须通过调节使斜槽的末端保持水平，因为要画同一运动的轨迹，必须每次释放小球的位置相同，且由静止释放，以保证获得相同的初速度，实验要求小球滚下时不能碰到木板平面，避免因摩擦而使运动轨迹改变，最后轨迹应连成平滑的曲线；
（2）平抛运动在竖直方向上是匀变速运动，由BC和AB之间的距离差可以求出时间间隔，也就可以求出闪光频率；
在水平方向上是匀速直线运动，由ABC三点在水平方向上的位移，和两点之间的时间间隔，可以求得水平速度，也就是小球的初速度；
B点水平速度与初速度相等，再求出竖直方向的速度，求它们的合速度，就是B的速度．

解答 解：（1）A、为使小球抛出时的速度水平，应通过调节使斜槽的末端保持水平，故A正确；
B、为你保证小球做平抛运动的初速度相等，每次释放小球的位置必须相同，故B错误；
C、为保证小球做平抛运动的初速度相等，每次必须由静止释放小球，故C正确；
D、为防止小球改变运动轨迹，小球运动时不应与木板上的白纸（或方格纸）接触，故D错误；
（2）在竖直方向：h_BC-h_AB=gT²，
代入数据解得：T=$\sqrt{\frac{{h}_{BC}-{h}_{AB}}{g}}$=$\sqrt{\frac{2×0.05}{10}}$=0.1 s．
水平方向是匀速直线运动，
v₀=$\frac{x}{T}$=$\frac{3L}{T}$=3$\sqrt{\frac{gL}{2}}$；
代入数据，解得：v₀=3×$\sqrt{\frac{10×0.05}{2}}$m/s=1.5m/s
物体在B点时竖直方向的速度为v_y：
h_BC=v_yt+$\frac{1}{2}$gt²；
带入数据得：
5×0.05=v_y×0.1+$\frac{1}{2}$×10×0.1²
解得：
v_y=2m/s
故B点的速度为：
v_B=$\sqrt{{v}_{0}^{2}+{v}_{y}^{2}}$=$\sqrt{1．{5}^{2}+{2}^{2}}$ m/s=2.5m/s
故选：（1）AC；（2）0.1；3$\sqrt{\frac{gL}{2}}$；1.5；2.5．

点评 解决平抛实验问题时，要特别注意实验的注意事项．在平抛运动的规律探究活动中，不一定局限于课本实验的原理，要注重学生对探究原理的理解；
本题不但考查了平抛运动的规律，还灵活运用了匀速运动和匀变速运动的规律，对同学的知识要求比较高，是个考查学生能力的好题．