Question

18．在“研究平抛运动的实验”中，某同学让小球A由斜槽滚下，从桌边水平抛出，当它恰好离开桌边缘时小球B从同样高度处自由下落，频闪照相仪拍到了B球下落过程的四个位置和A球的第3、4个位置，如图所示，背景的方格纸每小格的边长为2.5cm．
（1）频闪照相仪的闪光频率为10Hz；
（2）A球离开桌边时的速度大小为0.75 m/s．
（3）此实验能说明平抛运动在竖直（填“竖直”、“水平”或“竖直和水平”）方向的运动性质．

Answer 1

分析 （1）根据平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，相等时间内的水平位移相等，以及竖直方向上的运动规律与自由落体运动相同，确定A球第二个位置．再根据竖直方向上连续相等时间内的位移之差是一恒量，结合当地的重力加速度，即可求解闪光频率；
（2）根据水平位移和时间间隔求出A球离开桌边的速度大小；
（3）根据任何时刻平抛运动的小球在竖直方向上与自由落体运动的小球在同一水平线上，确定出平抛运动在竖直方向上的运动规律．

解答 解：（1）平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，知相等时间内水平位移为3L，竖直方向上做自由落体运动，与B球的2位置等高．如图所示．
在竖直方向上，△y=4L=gT²，
解得：T=$\sqrt{\frac{4L}{g}}$=$\sqrt{\frac{4×2.5×1{0}^{-2}}{10}}$s=0.1s，
则闪光的频率为：f=$\frac{1}{T}$=10Hz．
（2）A球离开桌边的速度为：v₀=$\frac{3L}{T}$=$\frac{3×2.5×1{0}^{-2}}{0.1}$m/s=0.75m/s．
（3）根据该实验知，任何时刻平抛运动的小球在竖直方向上与自由落体运动的小球在同一水平线上，可知平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动．
故答案为：（1）10Hz；（2）0.75；  （3）竖直．

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，难度不大．