Question

4．如题图所示，两个完全相同的圆弧轨道分别固定在竖直板上不同高度处，轨道的末端水平．在它们相同位置上各安装一个电磁铁，两个电磁铁由同一个开关控制，通电后，两电磁铁分别吸住相同小铁球A、B，断开开关，两个小球同时开始运动．离开圆弧轨道后，A球做平抛运动，B球进入一个光滑的水平轨道，则：B球进入水平轨道后将做匀速直线运动；改变A轨道距离B轨道的高度，多次重复上述实验过程，总能观察到A球正好砸在B球上，由此现象可以得出的结论是A球在水平方向的运动是匀速的；若某次两小球相碰的位置恰在水平轨道上的P点处，固定在竖直板上的方格纸的正方形小格每边长为5cm，则可算出A铁球刚到达P点的速度为$\sqrt{10}$m/s．（g=10m/s²）

Answer 1

分析 （1）实验中，小球A做平抛运动，B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．
（2）根据平抛运动规律：水平方向匀速直线运动，竖直方向自由落体运动，或者根据平抛过程中机械能守恒正确解答．

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A做平抛运动，小球B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）物体平抛运动因此有：
竖直方向：h=9L=$\frac{1}{2}$gt²，
v_y=gt
水平方向：6L=v₀t
将L=5cm=0.05m，
代入解得：t=$\sqrt{\frac{2×9×0.05}{10}}$=0.3s
v₀=$\frac{6×0.05}{0.3}$=1m/s
A到达p点的速度为：v=$\sqrt{{v}_{0}^{2}+{v}_{y}^{2}}$
解得：v=$\sqrt{{1}^{2}+{3}^{2}}$=$\sqrt{10}$m/s．
故答案为：匀速直线；A球在水平方向的运动是匀速的；$\sqrt{10}$．

点评 明确平抛运动特点，熟练掌握平抛运动规律，并能正确应用规律来解答问题，注意平抛运动可分解成水平方向匀速直线运动与竖直方向做自由落体运动．