Question

1．在做“研究平抛物体的运动”的实验时，通过描点法画出小球平抛运动的轨迹，并求出平抛运动的初速度．实验装置如图1所示．

（1）关于这个实验，
①除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要的是BE．
A．秒表 B．坐标纸C．天平D．弹簧秤  E．重垂线
②引起实验误差的原因是ABD
A．安装斜槽时，斜槽末端切线方向不水平
B．确定Oy轴时，没有用重垂线
C．斜槽不是绝对光滑的，有一定摩擦
D．根据曲线计算平抛运动的初速度时，在曲线上取作计算的点离原点O较近
③某同学用如图3所示的装置，进行了“探究平抛运动规律”的实验：
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．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，这说明平抛运动的水平分运动是匀速直线运动．
（2）某同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图2所示的“小球做平抛运动”的闪光照片的一部分，图中每个背景方格的边长均为4.90cm．那么拍摄照片时所用闪光频率是10Hz，小球平抛的初速度为0.98m/s．（ g=9.8m/s²）（保留两位有效数字）

Answer 1

分析 保证小球做平抛运动必须通过调节使斜槽的末端保持水平，了解作图法处理数据的注意事项，明确该实验的具体操作；根据平抛运动的特点，熟练应用运动学中的基本规律来解决平抛运动问题；两个小铁球能以相同的初速度同时分别从轨道M、N的下端射出，可以看到P、Q两球相碰．可知小球P在水平方向上的运动情况与Q球的运动情况相同．

解答 解：（1）①在做“研究平抛物体的运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要坐标纸与重锤线，确保小球抛出是在竖直面内运动．故BE正确．
故选：BE．
②A、安装斜槽时，斜槽末端切线方向不水平，则小球不是做平抛运动，一定会引起实验误差；
B、确定Oy轴时，没有用重垂线，则坐标轴不能保证竖直，会引起实验误差；
C、斜槽不是绝对光滑的，有一定摩擦不会影响，只要保证小球每次从静止由同一高度释放即可，故C不会有实验误差；
D、根据曲线计算平抛运动的初速度时，在曲线上取作计算的点离原点O较近，会引起读数时的相对误差较大，故应在轨迹上选取离坐标原点O点较远的一些点来计算初速度，D会引起实验误差；
故选：ABD
③根据实验可知，P球从M点平抛，而Q球从N点在水平面上匀速运动，二者运动轨迹虽然不同，但是水平方向的运动规律相同，因此P球会砸中Q球；可知平抛运动在水平方向上做匀速直线运动．
（2）竖直方向，根据匀变速直线运动的推论：△y=gT²
得：T=$\sqrt{\frac{△y}{g}}$=$\sqrt{\frac{2×0.049}{9.8}}$=0.1s
则f=$\frac{1}{T}$=10Hz
小球平抛运动的初速度v₀=$\frac{x}{T}$=$\frac{2×0.049}{0.1}$=0.98m/s，
b点竖直方向速度v_by=$\frac{{h}_{ac}}{2T}$=$\frac{4×0.049}{0.2}$=0.98m/s，
则b点速度为v_b=$\sqrt{{v}_{0}^{2}+{v}_{by}^{2}}$=0.98m/s．
故答案为：（1）①BE；  ②ABD； ③平抛运动的水平分运动是匀速直线运动；
（2）10，0.98．

点评 在实验中如何实现让小球做平抛运动是关键，同时让学生知道描点法作图线方法；解决平抛实验问题时，要特别注意实验的注意事项，注意运动学基本规律的应用．