Question

14．小明在玩“水枪”玩具时，发现“水枪”水平放置，如果推动活塞的速度越快，水枪离地面的高度越高，水就会射得越远，据此，他提出了如下猜想：在空中水平抛出的物体，落地的水平距离与抛出的初速度及抛出点离地面的高度有关，为验证猜想，小明找来了如图所示装置进行实验．
（1）让小球从斜槽上自由滚下，是为了使小球到达水平槽时具有一定的速度；小球从斜槽滚下，重力势能减小（选填“增大”、“减小”或“不变”）
（2）保持抛出点离地面的高度不变，分别让同一小球从斜槽上A、B、C位置由静止自由滚下，分别测出小球落地的水平距离S_A、S_B、S_C，发现S_A＞S_B＞S_C．这表明：空中水平抛出的物体，落地的水平距离与速度有关．
（3）逐步降低抛出点离地面的高度，分别为h₁、h₂、h₃，每次都让同一小球从斜槽上A处由静止自由滚下，分别测出小球落地的水平距离s₁、s₂、s₃，发现s₁＞s₂＞s₃．这表明：空中水平抛出的物体，落地的水平距离与距落地点的高度有关．
（4）若在水平槽铺上毛巾，使抛出点离地面的高度为h₃，让同一小球从斜槽上A处由静止自由滚下，测出小球落地的水平距离为s₄，根据上述实验的结果，应该有s₄＜s₃（选填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

分析 （1）实验中，应使小球到达水平槽时具有一定的速度；重力势能的大小与物体的质量和高度有关；
（2）保持小球质量不变，使其速度改变，可探究落地水平距离与速度的关系；
（3）比较实验结果，可得出落地水平距离与距落地高度的关系；
（4）毛巾的表面较粗糙，摩擦力大，则小球抛出时的速度小，动能小，据此可判断其落地水平距离的大小．

解答 解：（1）实验中，让小球从斜槽上自由滚下，是为了使小球到达水平槽时具有一定的速度；
小球从斜槽滚下，高度降低，所以重力势能减小；
（2）根据控制变量法的要求，保持抛出点离地面的高度不变，分别让同一小球从斜槽上A、B、C位置由静止自由滚下，分别测出小球落地的水平距离S_A、S_B、S_C，发现S_A＞S_B＞S_C．这表明：空中水平抛出的物体，落地的水平距离与速度有关，速度越大，则平抛的距离越远．
（3）逐步降低抛出点离地面的高度，分别测出小球落地的水平距离s₁、s₂、s₃，发现s₁＞s₂＞s₃．这表明：空中水平抛出的物体，落地的水平距离与距落地点的高度有关，相同情况下，距落地点的高度越大，落地点的水平距离越远．
（4）若在水平槽铺上毛巾，由于毛巾的表面较粗糙，摩擦力大，小球的速度减小，则小球的动能减小，因此，根据上述实验的结果，小球落地的水平距离变小，即s₄＜s₃．
故答案为：（1）速度；减小；（2）抛出点离地面的高度；速度；
（3）距落地点的高度；（4）＜．

点评 在本实验中，探究了平抛运动的规律与特点，要注意实验中的影响因素和条件有哪些，运用控制变量法进行分析，是解答的关键．