Question

16．如图1是“研究平抛物体运动”的实验装置图，通过描点画出平抛小球的运动轨迹．

（1）以下是实验过程中的一些做法，其中不合理的有ac．
a．安装斜槽轨道，使其末端保持水平
b．每次小球释放的初始位置可以任意选择
c．每次小球应从同一高度由静止释放
d．为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接
（2）本实验中，下列器材中不需要的是BD．
A．斜槽   B．秒表   C．坐标纸  D．天平　  E．铅笔    　F．重垂线
（3）实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点O为坐标原点，测量它们的水平坐标x和竖直坐标y，图2中y-x²图象能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是C．

（4）图3是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹，O为平抛的起点，在轨迹上任取三点A、B、C，测得A、B两点竖直坐标y₁为5.0cm、y₂为45.0cm，A、B两点水平间距△x为40.0cm．则小球从O点到B点运动的时间为0.30s，平抛小球的初速度v₀为2.0m/s，若C点的竖直坐标y₃为60.0cm，则小球在C点竖直方向的速度为4.0m/s．（结果保留两位有效数字，g取10m/s²）．

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）根据实验的原理，确定实验的器材；
（3）平抛运动竖直方向做自由落体运动，水平方向做匀速直线运动；联立求得两个方向间的位移关系可得出正确的图象；
（4）根据平抛运动的处理方法，直方向做自由落体运动，水平方向做匀速直线运动即可求解．

解答 解：（1）a、通过调节使斜槽末端保持水平，是为了保证小球做平抛运动，故a正确；
b、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，故b错误，c正确；
d、用描点法描绘运动轨迹时，应将各点连成平滑的曲线，不能连成折线或者直线，故d错误．
故选：ac．
（2）小球在抛出后，运动规律满足x=vt，y=$\frac{1}{2}g{t}^{2}$，与小球的质量无关，故不需要D：天平．
实验中我们是通过画出轨迹，可求出时间t，不需要B秒表；
故选：BD
（3）物体在竖直方向做自由落体运动，y=$\frac{1}{2}$gt²；水平方向做匀速直线运动，x=vt；
联立可得：y=$\frac{g{x}^{2}}{2{v}^{2}}$，因初速度相同，故$\frac{g}{2{v}^{2}}$为常数，故y-x²应为正比例关系，故C正确，ABD错误．
故选：C．
（4）根据平抛运动的处理方法，竖直方向做自由落体运动，水平方向做匀速直线运动，
所以y₁=$\frac{1}{2}g{{t}_{1}}^{2}$…①
y₂=$\frac{1}{2}g{{t}_{2}}^{2}$…②
水平方向的速度，即平抛小球的初速度为v₀=$\frac{△x}{△t}$…③
联立①②③代入数据解得：v₀=2.0m/s，t₂=0.30s
若C点的竖直坐标y₃为60.0cm，则小球在C点的对应速度v_C：据公式可得：${{v}_{y}}^{2}$=2gh，所以v_下=2${v}_{y}=2\sqrt{3}$m/s
所以C点的速度为：v_c=$\sqrt{12+4}$=4.0m/s
故答案为：（1）ac；（2）BD；（3）C；（4）0.3；2.0；4.0

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，提高解决问题的能力；灵活应用平抛运动的处理方法是解题的关键．