Question

三個同學根據(jù)不同的實驗條件，進行了探究平拋運動規(guī)律的實驗：
（1）甲同學采用如圖甲所示的裝置．用小錘擊打彈性金屬片，金屬片把A球沿水平方向彈出，同時B球被松開自由下落，觀察到兩球同時落地．改變小錘擊打的力度，即改變A球被彈出時的速度，兩球仍然同時落地，這說明

平拋運動在豎直方向上做自由落體運動

．

（2）乙同學采用如圖乙所示的裝置，兩個相同的弧形軌道M、N，分別用于發(fā)射小鐵球P、Q，其中N的末端可看做與光滑的水平板相切，兩軌道上端分別裝有電磁鐵C、D；調節(jié)電磁鐵C、D的高度使      AC=BD，從而保證小鐵球P、Q在軌道末端的水平初速度v₀相等．現(xiàn)將小鐵球P、Q分別吸在電磁鐵C、D上，然后切斷電源，使兩小球能以相同的初速度v₀同時分別從軌道M、N的末端射出．實驗可觀察到的現(xiàn)象應是

P、Q相碰

．僅僅改變弧形軌道M的高度，重復上述實驗，仍能觀察到相同的現(xiàn)象，這說明

平拋運動在水平方向上做勻速直線運動

．
（3）丙同學采用頻閃照相法拍攝到如圖丙所示的小球做平拋運動的照片，圖中每個小方格的邊長為L=5cm，則由圖可求得拍攝時每

0.1

 s曝光一次，該小球作平拋運動的初速度為

1.5

m/s，以a點為坐標原點，建立如圖丙所示的坐標，則該小球做平拋運動的拋出點坐標為x=

-15

cm，y=

-5

cm．（g取10m/s²）

Answer 1

分析：平拋運動在水平方向上做勻速直線運動，在豎直方向上做自由落體運動，結合豎直方向上連續(xù)相等時間內的位移之差是一恒量求出相等的時間間隔，結合水平位移求出初速度．根據(jù)豎直方向上某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出b點的豎直分速度，結合速度時間公式求出平拋運動的時間，從而求出水平位移和豎直位移，確定出拋出點的橫縱坐標．

解答：解：（1）在甲圖中，A球做平拋運動，B球做自由落體運動，無論打擊的力度多大，兩球都同時落地，則A球豎直方向上的運動規(guī)律與B球相同，即平拋運動在豎直方向上做自由落體運動．
（2）在乙圖中，P球到達底端后做平拋運動，Q球到達底端做勻速直線運動，P、Q兩球將相撞，知P球水平方向上的運動規(guī)律與Q球相同，即平拋運動在水平方向上做勻速直線運動．
（3）在豎直方向上，有：△y=2L=gT²，解得：T=

2L g

=

0.1 10

s=0.1s．
則平拋運動的初速度為：v0=

3L

T

=

0.15

0.1

m/s=1.5m/s．
b點豎直方向上的分速度為：vyb=

yac

2T

=

8L

2T

=

0.4

0.2

m/s=2m/s．
則運動到b點的時間為：t=

vyb

g

=

2

10

s=0.2s．
此時豎直方向上的位移為：yb=

1

2

gt2=

1

2

×10×0.04m=0.2m=20cm
水平位移為：x_b=v₀t=1.5×0.2m=0.3m=30cm．
則拋出點的坐標為：x=15-30cm=-15cm，y=15-20cm=-5cm．
故答案為：（1）平拋運動在豎直方向上做自由落體運動．
（2）P、Q相撞，平拋運動在水平方向上做勻速直線運動．
（3）0.1，1.5，-15，-5．

點評：解決本題的關鍵知道平拋運動在水平方向和豎直方向上的運動規(guī)律，結合運動學公式和推論靈活求解．