题目内容

某探究小组的同学进行“探究平抛运动规律”的实验:
(1)甲同学采用如图甲所示的装置.两个相同的弧形轨道M、N,分别用于发射小铁球 P、Q,现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上,调整AC=BD,然后切断电源,使两小铁球能以相同的初速度v0同时分别从轨道M、N的下端射出.实验可观察到的现象是:
两球会在水平板上相碰
两球会在水平板上相碰
.如果仅仅改变CAM轨道整体的高度,重复上述实验,仍能观察到相同的现象,这样的实验结果可以说明:
平抛运动在水平方向的分运动是匀速直线运动
平抛运动在水平方向的分运动是匀速直线运动
.
(2)乙同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图乙所示的“小球做平抛运动”的照片.图中每个小方格的边长为l,已知重力加速度g,则可以求出该小球平抛的初速度大小为
2
gl
2
gl
(结果用g和l表示).
分析:(1)同时让P球做平抛运动,Q球做匀速运动.若两小球相碰,则说明平抛运动水平方向是匀速运动.用频闪照相仪得到的图片,它们间的时间是相等,但1的位置并不一定是抛出点.所以处理时1位置的竖直方向有初速度.因此利用在相等的时间内位移之差是恒定的,
(2)结合重力加速度可求出它们间的时间.再利用水平方向的位移结合时间可算出抛出速度.
解答:解:
(1)让两小球从相同的弧形轨道上相同高度滚下,从而使两小球同时滚离轨道并具有相同的速度.小球P做平抛运动,小球Q做匀速直线运动,当两小球相遇时则说明小球平抛运动水平方向是匀速直线运动.当同时改变两小球滚下的高度时,仍能相碰,则说明平抛运动水平方向总是匀速直线运动.
(2)如图:
平抛运动可看成竖直方向自由落体运动与水平方向匀速直线运动;
在竖直方向:hBC-hAB=gt2,
2l-l=gt2
解得:
t=
l
g

水平方向是匀速直线运动:
v0=
2l
t
=
2l
l
g
=2
gl

故答案为:(1)两球会在水平板上相碰;平抛运动在水平方向的分运动是匀速直线运动;(2)2
gl
.
点评:该实验设计的巧妙,有创新性,使复杂问题变得更直观,因此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,要重视学生对实验的创新.
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