Question

8．在做“研究平物体的运动”实验时：已知平抛物体的运动规律可以概括为两点：①水平方向做匀速直线运动；②竖直方向做自由落体运动．现有甲、乙、丙三位同学根据不同的实验条件，进行了平抛运动规律的探究：
（1）甲同学采取如图甲所示的装置，用小锤采用不同的力击打弹性金属片，金属片把A 球沿水平方向弹出，同时B球松开自由下落，它观察到的现象是A、B两球同时落地，这一现象可以说明上述第②点规律．
（2）乙同学采用如图乙所示的装置，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的末端可看做与光滑的水平板相切，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在轨道末端的水平初速度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，使两小球以相同的初速度v₀同时分别从轨道M、N的末端射出．实验可观察到的现象应是两球相碰．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，这一现象又可以说法上述第①点规律．
（3）丙同学采用如图丙所示的装置，做“研究平抛物体的运动”的实验，通过描点法画出小球平抛运动轨迹，并求出平抛运动初速度．
①关于这个实验，以下说法正确的是BCD
A．小球释放的初始位置越高越好
B．每次小球要从同一高度由静止释放
C．实验前要用重垂线检查坐标纸上的竖线是否竖直D．小球在平抛运动中要靠近但不接触木板
②某同学在描绘平抛运动轨迹时，得到的部分轨迹曲线如图丁所示．在曲线上取A、B、C三个点，测量得到A、B、C三点间竖直距离h₁=10.20cm，h₂=20.20cm，A、B、C三点间水平距离x₁=x₂=12.40cm，取g=10m/s²，则小球平抛运动的初速度大小为1.24m/s．（保留三位有效数字）

Answer 1

分析 （1）抓住两球同时落地，得出平抛运动在竖直方向上的运动规律；
（2）抓住两球相碰得出平抛运动在水平方向上的运动规律；
（3）根据实验的原理和操作中的注意事项确定正确的操作步骤．
根据竖直方向上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间隔求出初速度．

解答 解：（1）甲同学采取如图甲所示的装置，用小锤采用不同的力击打弹性金属片，金属片把A 球沿水平方向弹出，同时B球松开自由下落，它观察到的现象是A、B两球同时落地，这一现象说明平抛运动在竖直方向上做自由落体运动．
（2）将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两小球以相同的初速度v₀同时分别从轨道M、N的末端射出．实验可观察到的现象应是两球相碰，这一现象说明平抛运动在水平方向上做匀速直线运动．
（3）①A、为了保证小的初速度相等，每次让小球从斜槽的同一位置由静止释放，释放位置不是越高越好，故A错误，B正确．
C、实验前要用重垂线检查坐标纸上的竖线是否竖直，故C正确．
D、小球在平抛运动中要靠近但不接触木板，防止摩擦改变小球的运动轨迹，故D正确．
故选：BCD．
②在竖直方向上，根据${h}_{2}-{h}_{1}=g{T}^{2}$得：T=$\sqrt{\frac{{h}_{2}-{h}_{1}}{g}}=\sqrt{\frac{0.202-0.102}{10}}s=0.1s$，
则初速度为：${v}_{0}=\frac{{x}_{1}}{T}=\frac{0.124}{0.1}m/s=1.24m/s$．
故答案为：（1）A、B 两球同时落地，②，（2）两球相碰，①，（3）①BCD，②1.24．

点评 解决本题的关键知道实验的原理以及注意事项，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．