Question

18．某同学在“探究平抛运动的规律”的实验中

（1）先采用图（甲）所示装置，用小锤打击弹性金属片，金属片把球A沿水平方向弹出，同时B球被松开，自由下落，观察到两球同时落地，改变小捶打击的力度，即改变球A被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明平抛运动在竖直方向做自由落体运动．后来，他又用图（乙）所示装置做实验，两个相同的弧形轨道M、N，分别用于发射小铁球P、Q，其中M的末端是水平的，N的末端与光滑的水平板相切；两轨道上端分别装有电磁铁C、D，调节电磁铁C、D的高度，使AC=BD，从而保证小球P、Q在轨道出口处的水平初速度v₀相等．现将小球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两小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应该是P球会砸中Q球，仅改变弧形轨道M的高度（AC距离保持不变），重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动．
（2）接着他用频闪照相机得到小球做平抛运动的闪光照片，图（丙）是照片的一部分，正方形小方格每边长代表的实际长度L=1.0cm，闪光的快慢是每秒30次，则可以计算出小球做平抛运动的初速度是0.6m/s．

Answer 1

分析 （1）明确该实验的实验目的以及平抛运动的规律：水平方向匀速直线运动，竖直方向自由落体运动即可正确解答本题；
（2）根据每秒的闪光次数，求出小球运动时间间隔，然后根据水平方向匀速运动x=v₀T，竖直方向自由落体运动△h=gT²，即可求出物体的初速度．

解答 解：（1）两球同时落地，说明A、B两球在竖直方向运动规律相同即为自由落体运动．
平抛运动水平方向做匀速直线运动，根据实验可知，P球从M点平抛，而Q球从N点在水平面上匀速运动，二者运动轨迹虽然不同，但是水平方向的运动规律相同，因此P球会砸中Q球，仅仅改变弧形轨道M的高度，只是影响P球在空中运动时间，但是P、Q两球在水平方向上的运动规律是相同的，因此实验现象相同，应这个实验说明平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动，
（2）水平方向匀速运动，有：x=v₀T，其中x=2L=2.0cm，T=$\frac{1}{f}=\frac{1}{30}s$
解得：v₀=$\frac{x}{T}=\frac{0.02}{\frac{1}{30}}=0.6m/s$
故答案为：（1）平抛运动在竖直方向做自由落体运动；P球会砸中Q球；平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动；（2）0.6

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．