Question

19．在研究平抛运动时，我们做了两点猜想：
①平抛的水平分运动是匀速直线运动； ②平抛的竖直分运动是自由落体运动．
（1）为了验证平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动，用如图a所示的装置进行试验，小锤打击弹性金属片，A球水平抛出，同时B球被松开，自由下落，关于该实验，下列说法中正确的是C
A．实验中两球的质量必须相等    B．两球落地时速度大小相等
C．两球应同时落地      D．实验也能说明两球在相等内速度的变化相等

（2）为了进一步研究小球的运动规律，我们通过对比实验进行了探究，如图的a、b两个实验所示，则关于两实验下列说法正确的是AB
A．通过对比a、b两实验可以验证猜想①②B．通过b实验可以验证猜想①
C．通过a实验可以验证猜想①D．通过b实验既可以验证猜想①，也可以验证②
（3）如图c是某同学在做“研究平抛物体的运动”的实验时得到的物体运动轨迹的一部分，O，a，b，c是运动轨迹上的四点，以O点为坐标原点建立直角坐标系（轨迹和坐标轴上的虚线表示有所省略），a，b，c三点的坐标如图，则小球平抛的初速度=2m/s，小球开始做平抛运动时的位置是（选填“是”或“不是”）点．

Answer 1

分析 （1）本题图源自课本中的演示实验，通过该装置可以判断两球同时落地，可以验证做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动；
（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，结合水平方向和竖直方向上的运动规律分析判断；
（3）平抛运动在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做自由落体运动．根据竖直方向上△y=gT²，求出时间间隔，然后根据水平方向上的匀速直线运动求出初速度；求出从O到a的时间，根据h=$\frac{1}{2}$gt²来判断O点是不是平抛的初始位置．

解答 解：（1）根据装置图可知，两球由相同高度同时运动，A做平抛运动，B做自由落体运动，因此将同时落地，由于两球同时落地，因此说明A、B在竖直方向运动规律是相同的，故根据实验结果可知，平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动，不需要两球质量相等，要多次实验，观察现象，则应改变装置的高度，多次实验，故C正确，ABD错误；
（2）在实验a中，A球做平抛运动，B球做自由落体运动，两球始终同时落地，知A球竖直方向上的运动规律与B球相同，即可以验证平抛运动在竖直方向上做自由落体运动．
在实验b中，两球始终相撞，可知平抛运动的小球在水平方向上的运动规律与下面小球的运动规律相同，即可以验证平抛运动在水平方向上做匀速直线运动．故AB正确，CD错误．
（3）水平方向上ab、bc之间的距离相等，因此时间间隔相同，
则竖直方向相等时间内的位移差为：△y=10cm．
由于竖直方向上做自由落体运动，因此有：△y=gT²，由此得：
T=$\sqrt{\frac{△y}{g}}$=$\sqrt{\frac{10×1{0}^{-2}}{10}}$s=0.1s
水平方向匀速运动，所以有：
v₀=$\frac{x}{T}$=$\frac{20×1{0}^{-2}}{0.1}$=2m/s
从O到a点的时间为：
t=$\frac{x}{{v}_{0}}$=$\frac{60×1{0}^{-2}}{2}$=0.3s
根据h=$\frac{1}{2}$gt²得：
h_Oa=$\frac{1}{2}$gt²=$\frac{1}{2}$×10×（3）²m=45m
故O是平抛位置的起始点．
故答案为：（1）C，（2）AB，（3）2，是．

点评 （1）本题比较简单，重点考察了平抛运动特点，平抛是高中所学的一种重要运动形式，要重点加强；
（2）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，通过类比的方法分析判断；
（3）解决本题的关键掌握平抛运动在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，熟练应用匀变速直线运动规律以及推论解题．