Question

6．图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图．

（1）实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线水平．每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛初速度相同．
（2）图乙是正确实验取得的数据，其中O为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为1.6m/s．（g=9.8m/s²）
（3）在另一次实验中将白纸换成方格纸，每个格的边长L=5cm，通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图丙所示，则该小球做平抛运动的初速度为1.5m/s；B点的竖直分速度为2m/s；平抛运动的初位置坐标（-1，1）（如图丙，以O点为原点，水平向右为X轴正方向，竖直向下为Y轴的正方向，g取10m/s²）．

Answer 1

分析 （1）平抛运动的初速度一定要水平，因此为了获得水平的初速度安装斜槽轨道时要注意槽口末端要水平；同时为了保证小球每次平抛的轨迹都是相同的，要求小球平抛的初速度相同；
（2）O点为平抛的起点，水平方向匀速x=v₀t，竖直方向自由落体$y=\frac{1}{2}g{t}^{2}$，据此可正确求解；
（3）根据竖直方向运动特点△h=gt²，求出物体运动时间，然后利用水平方向物体做匀速运动，可以求出其水平速度大小，利用匀变速直线运动的推论可以求出B点的竖直分速度大小．

解答 解：（1）平抛运动的初速度一定要水平，因此为了获得水平的初速度安装斜槽轨道时要注意槽口末端要水平，为了保证小球每次平抛的轨迹都是相同的，这就要求小球平抛的初速度相同，因此在操作中要求每次小球能从同一位置静止释放．
（2）由于O为抛出点，所以根据平抛运动规律有：
x=v₀t
$y=\frac{1}{2}g{t}^{2}$
将x=32cm，y=19.6cm，代入解得：v₀=1.6m/s．
（3）由图可知，物体由A→B和由B→C所用的时间相等，且有：
△y=gT²，由图可知△y=2L=10cm，代入解得，T=0.1s
x=v₀T，将x=3L=15cm，代入解得：v₀=1.5 m/s，
竖直方向自由落体运动，根据匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度有：
v_By=$\frac{{h}_{AC}}{2T}$=2 m/s．
故从抛出到B点所用时间为：t=$\frac{{v}_{By}}{g}=\frac{2}{10}=0.2s$
故从抛出到B点的水平位移为：x=v₀t=1.5×0.2m=0.3m，
故从抛出到B点的竖直位移为：y=$\frac{1}{2}$gt²=$\frac{1}{2}×10×0.04=0.2m$
所以x′=5L-x=0.25-0.3m=-0.05m=L，
y′=5L-y=0.25-0.2m=0.05m=L，
平抛运动的初位置坐标为（-1，1）．
故答案为：（1）水平，初速度相同；
（2）1.6；
（3）1.5，2，（-1，1）．

点评 本题不但考查了平抛运动的规律，还灵活运用了匀速运动和匀变速运动的规律，是一道考查基础知识的好题目．