Question

16．频闪摄影是研究变速运动常用的实验手段．在暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪仅每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置．某物理小组利用图甲所示装置探究平抛运动规律．他们分别在该装置正上方A处和右侧B处安装了频闪仪器并进行拍摄，得到的频闪照片如图乙，O为抛出点，P为抛出轨迹上某点．请回答下列问题：

（1）乙图中，位于A处的频闪仪拍摄的频闪照片为b；（选填“a”或“b”）
（2）测得图乙（a）中OP距离为45cm，（b）中OP距离为30cm，则平抛物体的初速度为1m/s，p点速度为$\sqrt{10}$m/s．（取g=10m/s²，结果可以用根号表示．）

Answer 1

分析 小球做平抛运动，摄像头A拍摄小球水平方向上的匀速直线运动，摄像头B拍摄小球竖直方向的自由落体运动，分别在水平方向和竖直方向上列式求解．

解答 解：（1）小球做平抛运动，平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，摄像头A拍摄的是水平方向上的运动，故应该是间距相等的点．故摄像头A所拍摄的频闪照片为b图．
（2）摄像头A拍摄小球水平方向上的匀速直线运动，摄像头B拍摄小球竖直方向的自由落体运动，根据测得图乙（a）OP距离为h=45cm=0.45m，
则$h=\frac{1}{2}g{t}^{2}$，
解得：t=$\sqrt{\frac{2h}{g}}=\sqrt{\frac{2×0.45}{10}}=0.3s$
由（b）中OP距离为s=30cm，则s=v₀t，
解得平抛物体的初速度大小为${v}_{0}=\frac{s}{t}=\frac{0.3}{0.3}=1m/s$．
P点竖直速度大小为v_y=gt=10×0.3m/s=3m/s，
所以P点的速度大小，由勾股定理得$v=\sqrt{{{v}_{0}}^{2}+{{v}_{y}}^{2}}=\sqrt{{3}^{2}+{1}^{2}}=\sqrt{10}m/s$．
故答案为：（1）b；（2）1；$\sqrt{10}$．

点评 解决本题的关键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．