Question

5．三个同学根据不同的实验条件，进行了探究平抛运动规律的实验：
（1）甲同学采用如图甲所示的装置．用小锤击打弹性金属片，金属片把A球沿水平方向弹出，同时B球被松开自由下落，观察到两球同时落地．改变小锤击打的力度，即改变A球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明平抛运动的竖直分运动是自由落体运动．
（2）乙同学采用如图乙所示的装置，两个相同的弧形轨道M、N，分别用于发射小铁球P、Q，其中N的末端可看做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，从而保证小铁球P、Q在轨道末端的水平初速度v₀相等．现将小铁球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的末端射出．实验可观察到的现象应是P、Q两球将相撞．仅仅改变弧形轨道M的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明两球相撞平抛运动的水平分运动是匀速直线运动．
（3）丙同学采用频闪照相法拍摄到如图丙所示的小球做平抛运动的照片，图中每个小方格的边长为L=1.25cm，则由图可求得拍摄时每0.035s曝光一次，该小球做平抛运动的初速度大小为0.71m/s．（g取9.8m/s²）

Answer 1

分析 （1）抓住两球同时落地，得出竖直方向上的运动规律相同，从而得出平抛运动在竖直方向上的运动规律．
（2）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，由此可得出观察到的现象．
（3）根据竖直方向上连续相等时间内的位移之差是一恒量求出相等的时间间隔，根据水平方向匀速运动可以求出平抛物体的初速度大小．

解答 解：（1）在甲图中，A球做平抛运动，B球做自由落体运动，无论打击的力度多大，两球都同时落地，则A球竖直方向上的运动规律与B球相同，即平抛运动在竖直方向上做自由落体运动．
（2）在乙图中，P球到达底端后做平抛运动，Q球到达底端做匀速直线运动，P、Q两球将相撞，知P球水平方向上的运动规律与Q球相同，即平抛运动在水平方向上做匀速直线运动．
（3）在竖直方向上，有：△y=L=gT²，解得：T=$\sqrt{\frac{L}{g}}=\sqrt{\frac{0.0125}{9.8}}=0.035s$．
则平抛运动的初速度为：${v}_{0}=\frac{x}{T}=\frac{2×0.0125}{0.035}=0.71m/s$．
故答案为：（1）平抛运动的竖直分运动是自由落体运动；（2）P、Q两球将相撞；两球相撞平抛运动的水平分运动是匀速直线运动；（3）0.035；0.71

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，同时要加强对平抛运动规律的理解和应用．