Question

20．在“研究平拋物體運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)特別注意如下三點(diǎn)：
（1）在安裝斜槽軌道時(shí)，應(yīng)注意斜槽末端水平，
（2）在多次從靜止開始釋放小球時(shí)，應(yīng)注意每次釋放小球高度相同；
（3）在紙上記錄下斜槽軌道的末端O點(diǎn)后，需建立以O(shè)點(diǎn)上方r（r為小球半徑）處為原點(diǎn)的坐標(biāo)系，這時(shí)首先利用重錘線畫出過O點(diǎn)的豎直線．某同學(xué)采用一$\frac{1}{4}$圓弧軌道做平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，其部分實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖甲所示．實(shí)驗(yàn)中，通過調(diào)整使出口末端B的切線水平后，讓小球從圓弧頂端的A點(diǎn)由靜止釋放．圖乙是小球做平拋運(yùn)動(dòng)的閃光照片，照片中每個(gè)正方形小格的邊長代表的實(shí)際長度為5cm．已知閃光頻率是10Hz．則根據(jù)上述的信息可知：
（1）小球到達(dá)軌道最低點(diǎn)B時(shí)的速度大小v_B=2.5m/s，小球在D點(diǎn)時(shí)的豎直速度大小v_Dy=2.3  m/s，當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g=15 m/s²；（每空均保留2位有效數(shù)）

Answer 1

分析 根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理和注意事項(xiàng)確定正確的操作步驟．
根據(jù)水平位移和時(shí)間間隔求出初速度，即最低點(diǎn)B的速度．根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出D點(diǎn)的豎直分速度．根據(jù)豎直方向上連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差是一恒量求出重力加速度．

解答 解：（1）安裝斜槽軌道時(shí)，為了保證初速度水平，斜槽末端應(yīng)水平．
（2）為了保證小球的初速度相等，每次從斜槽的同一位置由靜止釋放小球．
（3）在紙上記錄下斜槽軌道的末端O點(diǎn)后，需建立以O(shè)點(diǎn)上方r（r為小球半徑）處為原點(diǎn)的坐標(biāo)系，這時(shí)首先利用重錘線畫出過O點(diǎn)的豎直線．
（4）最低點(diǎn)B的速度等于平拋運(yùn)動(dòng)的初速度，即${v}_{B}=\frac{5L}{T}=\frac{5×0.05}{0.1}m/s=2.5m/s$．
D點(diǎn)的豎直分速度${v}_{yD}=\frac{9L}{2T}=\frac{0.45}{0.2}m/s=2.25m/s$≈2.3m/s．
根據(jù)△y=3L=gT²得，重力加速度$g=\frac{3L}{{T}^{2}}=\frac{0.15}{0.01}m/{s}^{2}=15m/{s}^{2}$．
故答案為：（1）斜槽末端水平，（2）每次釋放小球高度相同，（3）重錘線，（4）2.5，2.3，15．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理以及注意事項(xiàng)，知道平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向和豎直方向上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和推論靈活求解．