Question

图1（a）是一个能够显示平抛运动及其特点的演示实验，用小锤敲击弹性金属片，小球A就沿水平方向飞出，做平抛运动；同时小球B被松开，做自由落体运动．图1（b）是该装置一次实验的数码连拍照片，同时显示了A、B球分别做平抛运动和自由落体运动的轨迹．
（1）由图1（b）的数码连拍照片分析可知，做平抛运动的A球离开轨道后在竖直方向的分运动是______．



（2）现在重新设计该实验，如图2所示，光源位于S点，紧靠着光源的前方有一个小球A，光照射A球时在竖直屏幕上形成影子P．现打开数码相机，同时将小球向着垂直于屏幕的方向水平抛出，不计空气阻力，小球的影像P在屏幕上移动情况即被数码相机用连拍功能（每隔相同的时间自动拍摄一次）拍摄下来，如图3所示．则小球的影像P在屏上移动情况应当是图4中的______（选填“（c）”或“（d）”）．
（3）如果图2中小球A水平抛出的初速度为lm/s，SP=L=0.5m，经过0.2s小球到达B点时在屏幕上留下的影子假设为Q，则Q点沿着屏幕向下运动的速度大小为______ m/s．

Answer 1

（1）本实验中A做平抛运动，B做自由落体运动，同一时刻两球处于同一高度，说明竖直方向运动情况相同，所以A竖直方向的分运动是自由落体运动．
（2）设经过时间t照相机拍摄一次，从抛出开始经时间t后到达C点，经时间2t后经过B点，如图所示：



根据几何关系有：

CE

GP

=

AE

AP

①

BF

QP

=

AF

AP

②
水平方向做匀速运动，所以

AE

AF

=

1

2

③
竖直方向做自由落体运动，所以

CE

BF

=

1 2 gt2

1 2 g(2t)2

=

1

4

④
由①②③④得：

PG

PQ

=

1

2

即PG=GQ
所以小球的影像P在屏上移动情况应当是等间距的，故选d
（3）水平方向做匀速运动，所以AF=1×0.2=0.2m
竖直方向做自由落体运动，所以BF=

1

2

gt2=

1

2

×10×0.04m=0.2m
根据几何关系得：

BF

QP

=

AF

AP

解得：PQ=0.5m
由（2）的分析可知：小球的影像P在屏上做匀速运动，所以v=

PQ

t

=

0.5

0.2

m/s=2.5m/s
故答案为：（1）自由落体运动； （2）（d）；（3）2.5