Question

14．在做“研究平抛物体的运动”实验时
（1）除了木板、钢球、坐标纸、铅笔、重锤线、图钉之外，下列器材中还需要的是A．（填写选项序号）
A．斜槽       B．秒表       C．弹簧秤      D．天平
（2）实验中，下列说法正确的是BCD
A．应使小球每次从斜槽上相同的位置由静止滑下
B．斜槽轨道光滑与否对实验没有影响
C．斜槽轨道末端可以不水平
D．要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些
（3）实验时某同学得到了如图实所示的物体运动轨迹，a、b、c是轨迹上的三个点，则小球平抛运动的初速度v₀=2m/s，b点的速度v_b=2.5m/s．抛出点到a点的水平距离为x=10cm（g=10m/s²）．

Answer 1

分析 （1）根据实验的原理确定所需测量的物理量，从而确定所需的器材；
（2）在实验中要画出平抛运动轨迹，必须确保小球做的是平抛运动．所以斜槽轨道末端一定要水平，同时斜槽轨道要在竖直面内．要画出轨迹，必须让小球在同一位置多次释放，才能在坐标纸上找到一些点．然后将这些点平滑连接起来，就能描绘出平抛运动轨迹；
（3）平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，根据竖直方向上△y=gT²，求出时间间隔，再根据水平方向上的匀速直线运动求出初速度，根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出b点竖直分速度，进而求出b点速度，求出从抛出点到b点的时间，再根据水平方向做匀速运动求解抛出点到a点的水平距离．

解答 解：（1）在做“研究平抛物体的运动”实验时，除了木板、钢球、坐标纸、铅笔、重锤线、图钉之外，下列器材中还需要重斜槽，不需要小球的质量以及小球运动的时间，所以不需要秒表、天平和测力计，故A正确．
故选：A．
（2）为了能画出平抛运动轨迹，首先保证小球做的是平抛运动，所以斜槽轨道不一定要光滑，但必须是水平的．同时要让小球总是从同一位置释放，这样才能找到同一运动轨迹上的几个点，不需要把所有的点都连接起来，而是让更多的点分布在曲线两边．要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些．故ABD正确，C错误．
故选：ABD
（3）在竖直方向上做自由落体运动，根据△h=gT²得：
T=$\sqrt{\frac{△h}{g}}=\sqrt{\frac{0.2-0.05-0.05}{10}}=0.1s$
则平抛运动的初速度为：v₀=$\frac{x}{T}=\frac{0.2}{0.1}=2m/s$，
b点竖直分速度为：${v}_{yb}=\frac{{y}_{ac}}{2T}=\frac{0.3}{0.2}=1.5m/s$，
则b点速度为${v}_{b}=\sqrt{{{v}_{0}}^{2}+{{v}_{yb}}^{2}}=\sqrt{{2}^{2}+1．{5}^{2}}=2.5m/s$，
抛出点到b的水平位移为：X=${v}_{0}t=2×\frac{1.5}{10}=0.3m=30cm$，
抛出点到a的水平位移为：x=30-20=10cm，
故答案为：（1）A；（2）ABD；（3）2m/s，2.5m/s，10cm．

点评 对于研究平抛运动的实验不要只是从理论上理解，一定动手实验才能体会每步操作的具体含义，对于该实验关键是理解水平和竖直方向的运动特点，熟练应用匀变速直线运动规律解题．