题目内容

16.在“探究平抛运动的运动规律”的实验中,可以描绘出小球平抛运动的轨迹,实验简要步骤如下:
A.让小球多次从同一 位置无初速滚下,记下小球碰到铅笔笔尖的一系列位置.
B.按图安装好器材,注意斜槽末端水平,记下平抛初位置O点和过O点的竖直线.
C.取下白纸,以O为原点,以竖直线为y轴建立坐标系,用平滑曲线画平抛运动物体的轨迹.
(1)完成上述步骤,将正确的答案填在横线上.
(2)上述实验步骤的合理顺序是BAC.
如图是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹,O为平抛的起点,在轨迹上任取三点A、B、C,测得A、B两点竖直坐标y1为5.0cm、y2为45.0cm,A、B两点水平间距△x为40.0cm.则平抛小球的初速度为2.0m/s,若C点的竖直坐标y3为60.0cm,则小球在C点的速度为4.0m/s(结果保留两位有效数字,g取10m/s2).

分析 根据竖直方向上做自由落体运动,结合运动学公式求出运动的时间,结合水平方向上做匀速直线运动求出小球的初速度.根据速度时间公式求出C点的竖直分速度,结合平行四边形定则求出 小球在C点的速度.

解答 解:(1)为了保证小球的初速度相等,让小球多次从斜槽的同一位置无初速滚下.
为了小球的初速度水平,注意斜槽末端水平.
(2)按照组装器材、进行实验、数据处理的操作顺序,可知上述上述实验步骤的合理顺序是BAC.
根据${y}_{1}=\frac{1}{2}g{{t}_{1}}^{2}$得,${t}_{1}=\sqrt{\frac{2{y}_{1}}{g}}=\sqrt{\frac{2×0.05}{10}}s=0.1s$,
根据${y}_{2}=\frac{1}{2}g{{t}_{2}}^{2}$得,${t}_{2}=\sqrt{\frac{2{y}_{2}}{g}}=\sqrt{\frac{2×0.45}{10}}s=0.3s$,
可知A到B的时间t=t2-t1=0.3-0.1s=0.2s,
平抛运动的初速度${v}_{0}=\frac{△x}{t}=\frac{0.4}{0.2}m/s=2.0m/s$.
C点竖直分速度${v}_{yc}=\sqrt{2g{y}_{3}}=\sqrt{20×0.6}m/s=2\sqrt{3}m/s$,根据平行四边形定则知,C点的速度${v}_{C}=\sqrt{{{v}_{0}}^{2}+{{v}_{yc}}^{2}}$=$\sqrt{4+12}$m/s=4.0m/s.
故答案为:(1)同一,无初速,水平,(2)BAC,2.0m/s,4.0m/s.

点评 解决本题的关键掌握实验的注意事项,以及知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律,结合运动学公式灵活求解,难度不大.

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