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    5．有甲、乙、丙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（1）所示的装置．用小锤打击弹性金属片，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，改变小锤打击的力度，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（2）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的末端与可看作光滑的水平板相切；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在轨道出口处的水平初速度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，使两小铁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是PQ两球将相碰，．仅仅改变弧形轨道M距与轨道N相切的水平板的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明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．图（3）为小球做平抛运动时所拍摄的闪光照片的一部分，图中小方格的边长为5cm，已知闪光频率是10Hz，那么小球的初速度大小为1.5m/s，小球在位置B时的瞬时速度大小为2.5m/s，由A到C小球速度变化量的大小为2m/s，方向竖直向下．若以A点为坐标原点，水平向右为x轴正方向，竖直向下为y轴正方向建立平面直角坐标系，则小球初始位置的坐标为（-15cm，-5cm）．（g=10m/s2）

    分析 （1）探究平抛运动的规律中，实验甲同时让A球做平抛运动，B球做自由落体运动．若两小球同时落地，则说明平抛运动竖直方向是自由落体运动．
    （2）实验乙同时让P球做平抛运动，Q球做匀速运动．若两小球相碰，则说明平抛运动水平方向是匀速运动．
    （3）用频闪照相仪得到的图片，它们间的时间是相等，但1的位置并不一定是抛出点．所以处理时1位置的竖直方向有初速度．因此利用在相等的时间内位移之差是恒定的，结合重力加速度可求出它们间的时间．再利用水平方向的位移结合时间可算出抛出速度．根据中间时刻的瞬时速度等于此段位移的平均速度，可得小球到达b点的速度，于是可得小球从抛出到b的时间，结合自由落体规律和水平方向的规律可得抛出点的坐标．

    解答 解：（1）在打击金属片时，两小球同时做平抛运动与自由落体运动．结果同时落地，则说明平抛运动竖直方向是自由落体运动．
    （2）让两小球从相同的弧形轨道上相同高度滚下，从而使两小球同时滚离轨道并具有相同的速度．小球P做平抛运动，小球Q做匀速直线运动，当两小球相遇时则说明小球平抛运动水平方向是匀速直线运动．当同时改变两小球滚下的高度时，仍能相碰，则说明平抛运动水平方向总是匀速直线运动．
    （3）平抛运动可看成竖直方向自由落体运动与水平方向匀速直线运动；
    在竖直方向上，根据△y=2L=gT2得，T=$\sqrt{\frac{2L}{g}}$=$\sqrt{\frac{2×0.05}{10}}$s=0.1s，
    平抛运动的初速度v0=$\frac{3L}{T}$=$\frac{3×0.05}{0.1}$m/s=1.5m/s．
    那么B点在竖直方向速度大小，vBy=$\frac{{h}_{AC}}{2T}$=$\frac{8×0.05}{2×0.1}$=2m/s
    因此B点的速度大小为vB=$\sqrt{{v}_{0}^{2}+{v}_{By}^{2}}$=$\sqrt{1．{5}^{2}+{2}^{2}}$=2.5m/s；
    由A到C小球速度变化量的大小△v=g•2t=10×2×0.1=2m/s，方向竖直向下；
    故从抛出点到B点的水平位移为：x=v0t=1.5×0.2=0.3m=30cm；
    故从抛出点到B点的竖直位移为：y=$\frac{1}{2}$gt2=$\frac{1}{2}$×10×0.22=0.2m=20cm；
    因AB的水平位移为x′=15cm，而竖直位移为y′=15cm；
    所以，抛出点坐标为：（-15cm，-5cm）
    故答案为：（1）平抛运动的竖直分运动是自由落体运动；           
    （2）PQ两球将相碰，平抛运动的水平分运动是匀速直线运动；        
    （3）1.5，2.5，2，竖直向下，-15、-5．

    点评 通过实验探究出平抛运动处理的规律，并掌握了运动的合成与分解，同时运用运动学公式解题，注意A不是抛出点，是解题的关键．

    练习册系列答案
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