Question

（Ⅰ）某同学根据平抛运动原理设计测量弹射器弹丸出射初速度的实验方法，提供的器材：①弹射器（含弹丸）；②铁架台（带有夹具）；③刻度尺．
（1）如示意图1安装好实验器材；
（2）在安装弹射器时应注意使弹射器

保持水平

；
（3）实验中需要测量的物理量及其符号是：

竖直位移y

 和

水平位移x

；
（4）由于弹射器每次弹出的弹丸初速度不可能完全相等，在实验中应采取的方法是：在不改变高度的情况下，

多次实验，并分别测出各次的水平位移，求出平均水平位移．

；
（5）弹丸出射初速度的表达式：v=

x

g 2y

．
（Ⅱ） 在“验证机械能守恒定律”的实验中，所用电源的频率为50Hz，某同学选择了一条理想的纸带，用刻度尺测量各计数点对应刻度尺上的读数如图2所示．（O点是打点计时器打出的第一个点，A、B、C、D、E分别是每打两个点取出的计数点）（g取9.8m/s²）
若重锤的质量为m，根据纸带数据计算：
（1）重锤从开始下落到打B点时，减少的重力势能是

1.911m

J；
（2）重锤从开始下落到打B点时，增加的动能是_

1.89m

J；
（3）本实验可得出的结论是

在允许的范围内，重锤减小的重力势能等于其动能的增加，验证了机械能守恒定律．

；产生误差的主要原因是

重锤在下落时要受到阻力作用（对纸带的摩擦力、空气阻力）．

．

Answer 1

分析：（1）由题意可知，要测小球的初速度，则一定要利用平抛规律，由平抛运动实验的规律可得出问题答案；
（2）该实验为验证性实验，是在知道原理的情况下进行验证，因此求出物体下落时重力势能的减小量和动能的增加量是否相等即可验证，但是由于存在误差，物体下落时克服阻力做功，因此重力势能的减小量略大于动能的增加量．

解答：解：（Ⅰ）本题小球被抛出后应坐平抛运动才能测定小球的初速度，故小球飞出时的速度应为水平，即弹射器末端应保持水平；为了计算出末速度，需要小球下落的高度及水平的位移；注意在测量水平分位移时，应取多次弹射的中心；
（1）在安装弹射器时应注意使弹射器保持水平．
（2）实验中需要测量的物理量及其符号是：竖直位移y和水平位移x．
（3）由于弹射器每次弹出的弹丸初速度不可能完全相等，在实验中应采取的方法是：在不改变高度的情况下，多次实验，并分别测出各次的水平位移，求出平均水平位移．
（4）由x=v₀t；h=

1

2

gt²，联立解得：
其计算公式为v₀=x

g 2y

，
（Ⅱ）：（1）重力势能的减小量为：△E_P=mgh_OB=1.911m（J）
（2）B点时的速度为v_B=

xAC

tAC

=1.944（m/s）
重锤下落到B点时增加的动能为：△EkB=

1

2

mv

2 B

=1.89m（J）
（3）根据计算结果可以得出该实验的实验结论是在允许的范围内，重锤减小的重力势能等于其动能的增加，验证了机械能守恒定律．
产生误差的主要原因是重锤在下落时要受到阻力作用（对纸带的摩擦力、空气阻力）．
故答案为：（Ⅰ）（2）保持水平
（3）竖直位移y，水平位移x
（4）多次实验，并分别测出各次的水平位移，求出平均水平位移．
（5）x

g 2y

（Ⅱ）（1）1.911m
（2）1.89m
（3）在允许的范围内，重锤减小的重力势能等于其动能的增加，验证了机械能守恒定律．
重锤在下落时要受到阻力作用（对纸带的摩擦力、空气阻力）．

点评：（1）平抛运动要注意其数据的处理，分为水平和竖直两个方向的直线运动；
（2）通过该题理解验证性实验的特点，把握实验原理，提升实验能力．