Question

3．在做“研究平抛物体的运动”的实验中，为了确定小球在不同时刻在空中所通过的位置，实验时用了如图1所示的装置．
（1）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不正确的是B．
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）如图2所示是在一次实验中用方格纸，方格边长L=20cm，通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图所示，则该小球做平抛运动的初速度为3m/s；B点的速度为5m/s．（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）平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，根据竖直方向上相邻相等时间内的位移之差是一恒量求出相等的时间间隔，结合水平位移和时间间隔求出初速度．在竖直方向上，根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B点竖直分速度，从而即可求解B点的速度．

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、实验要求小球滚下时不能碰到木板的白纸平面，避免因摩擦而使运动轨迹改变．故D正确．
本题选择错误的，故选：B；
（2）在竖直方向上，5L-3L=2L=gT²，
解得：T=$\sqrt{\frac{2L}{g}}$=$\sqrt{\frac{2×0.2}{10}}$s=0.2s．
则平抛运动的初速度为：v₀=$\frac{3L}{T}$=$\frac{3×0.2}{0.2}$m/s=3m/s．
B点竖直方向上分速度为：v_yB=$\frac{{y}_{AC}}{2T}$=$\frac{8L}{2T}$=$\frac{8×0.2}{2×0.2}$m/s=4m/s，
依据矢量的合成法则，则B点的速度大小v=$\sqrt{{v}_{0}^{2}+{v}_{yB}^{2}}$=$\sqrt{{3}^{2}+{4}^{2}}$=5m/s；
故答案为：（1）B；（2）3，5．

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；
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．