Question

20．（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，下列器材中还需要的是CE．
A．秒表  B．天平    C．坐标纸   D．弹簧秤   E．重垂线
（2）实验中，下列说法正确的是AD
A．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下
B．斜槽轨道必须光滑
C．斜槽轨道末端可以不水平
D．要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些
E．为了比较准确地描出小球运动的轨迹，应该用一条曲线把所有的点连接起来．
（3）在研究平抛物体运动的实验中，用一张印有小方格的纸来记录小球做平抛运动的轨迹，小方格的边长L=0.8cm，若小球在平抛运动过程中的几个位置如图1中的a、b、c、d所示，则小球平抛初速度的为v₀=0.40m/s，小球到达b点时的瞬时速度大小为v_b=0.56m/s（保留两位有效数字）（取$\sqrt{2}$=1.4，$\sqrt{3}$=1.7，$\sqrt{5}$=2.2，g=10m/s²）
某同学在做研究平抛运动的实验时，忘记记下斜槽未端小球重心的位置，图2中的A、B、C、D4点为小球运动一段时间后陆续经过的位置，他便以A点作为坐标原点，以水平方向和竖直方向分别为x、y轴建立直角坐标系，得到如图所示的图象，则由图可知抛出点的坐标为（-20cm，-5cm）．

Answer 1

分析 （1）根据实验的原理确定所需测量的物理量，从而确定需要的实验器材；
（2）根据实验的原理以及操作中的注意事项确定正确的操作步骤；
（3）根据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，结合水平位移和时间求出求出初速度．根据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，结合平行四边形定则求出b点的瞬时速度大小．
同理求出初速度和B点的竖直分速度，结合速度时间公式求出抛出点到B点的时间，从而得出抛出点到B点的竖直位移和水平位移，求出抛出点的坐标．

解答 解：（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，下列器材中还需要重锤线，确保小球抛出是在竖直面内运动，还需要坐标纸，便于确定小球间的距离．故选：CE．
（2）A、为了保证小球的初速度相等，每次让小球从斜槽的同一位置由静止释放，斜槽不一定需要光滑，故A正确，B错误．
C、为了保证小球的初速度水平，斜槽的末端需切线水平，故C错误．
D、要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些，故D正确．
E、描出小球运动的轨迹时，偏离比较远的点可以大胆地舍去，故E错误．
故选：AD．
（3）根据△y=2L=gT²得，相等的时间间隔T=$\sqrt{\frac{2L}{g}}=\sqrt{\frac{2×0.8×1{0}^{-2}}{10}}s=0.04s$，
则小球平抛运动的初速度${v}_{0}=\frac{2L}{T}=\frac{2×0.8×1{0}^{-2}}{0.04}m/s=0.40m/s$，
b点的竖直分速度${v}_{yb}=\frac{4L}{2T}=\frac{4×0.8×1{0}^{-2}}{0.08}m/s=0.40m/s$，则b点的速度${v}_{b}=\sqrt{{{v}_{0}}^{2}+{{v}_{yb}}^{2}}=\sqrt{0.16+0.16}$m/s=0.56m/s．
根据△y=gT′²得，$T′=\sqrt{\frac{0.1}{10}}s=0.1s$，则初速度${v}_{0}=\frac{x}{T′}=\frac{0.20}{0.1}m/s=2.0m/s$，
B点的竖直分速度${v}_{yB}=\frac{0.40}{0.2}m/s=2.0m/s$，
抛出点到B点的时间$t=\frac{{v}_{yB}}{g}=\frac{2}{10}s=0.2s$，抛出点到B点的水平位移x_B=v₀t=2×0.2m=0.4m=40cm，则抛出点的横坐标x=20-40cm=-20cm，
抛出点到B点的竖直位移${y}_{B}=\frac{1}{2}g{t}^{2}=\frac{1}{2}×10×0.04m=0.2m=20cm$，则抛出点的纵坐标y=15-20cm=-5cm．
故答案为：（1）CE，（2）AD，
（3）0.40，0.56，
（4）-20，-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，难度不大．