Question

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

平抛运动在竖直方向上做自由落体运动

．

（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相碰

．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

平抛运动在水平方向上做匀速直线运动

．
（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=5cm，则由图可求得拍摄时每

0.1

 s曝光一次，该小球作平抛运动的初速度为

1.5

m/s，以a点为坐标原点，建立如图丙所示的坐标，则该小球做平抛运动的抛出点坐标为x=

-15

cm，y=

-5

cm．（g取10m/s²）

Answer 1

分析：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，结合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，结合水平位移求出初速度．根据竖直方向上某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出b点的竖直分速度，结合速度时间公式求出平抛运动的时间，从而求出水平位移和竖直位移，确定出抛出点的横纵坐标．

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=2L=gT²，解得：T=

2L g

=

0.1 10

s=0.1s．
则平抛运动的初速度为：v0=

3L

T

=

0.15

0.1

m/s=1.5m/s．
b点竖直方向上的分速度为：vyb=

yac

2T

=

8L

2T

=

0.4

0.2

m/s=2m/s．
则运动到b点的时间为：t=

vyb

g

=

2

10

s=0.2s．
此时竖直方向上的位移为：yb=

1

2

gt2=

1

2

×10×0.04m=0.2m=20cm
水平位移为：x_b=v₀t=1.5×0.2m=0.3m=30cm．
则抛出点的坐标为：x=15-30cm=-15cm，y=15-20cm=-5cm．
故答案为：（1）平抛运动在竖直方向上做自由落体运动．
（2）P、Q相撞，平抛运动在水平方向上做匀速直线运动．
（3）0.1，1.5，-15，-5．

点评：解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式和推论灵活求解．