Question

3．“研究平拋物體的運動”實驗的裝置如圖甲所示，讓小球多次沿同一軌道運動，通過描點法畫出小球做平拋運動的軌跡．

（1）為了使小球在空中的運動軌跡保持不變，每次都應該使小球在斜槽上的相同（選填“相同”或“不同”）位置滾下．
（2）為了使小球離開斜槽做平拋運動，斜槽軌道末端切線必須保持水平．
（3）如圖乙所示，某同學在豎直的白紙上記錄小球所經(jīng)過的多個位置O（O為小球平拋運動的起始點）A、B、C、D，請你幫他畫出小球的運動軌跡．
（4）實驗中測出以O為坐標原點，水平向右為x軸正方向，豎直向下為y軸正方向的坐標系中C點的坐標為（x₁，y₁），則小球平拋運動的初速度大小為${x}_{1}\sqrt{\frac{g}{2{y}_{1}}}$（用表示坐標的字母和當?shù)氐闹亓�加速度g表示）．

Answer 1

分析 根據(jù)實驗的原理以及操作中的注意事項確定正確的操作步驟．根據(jù)圖中的點跡，用平滑曲線畫出小球的運動軌跡．
根據(jù)下降的高度求出平拋運動的時間，結合水平位移和時間求出小球平拋運動的初速度．

解答 解：（1）為了使小球在空中的運動軌跡保持不變，則需保證小球每次平拋運動的初速度大小不變，應每次使小球在斜槽的相同位置由靜止?jié)L下．
（2）為了保證小球初速度水平，斜槽末端切線必須保持水平．
（3）用平滑曲線作出小球的運動軌跡，如圖所示．
（4）根據(jù)${y}_{1}=\frac{1}{2}g{t}^{2}$得：$t=\sqrt{\frac{2{y}_{1}}{g}}$，
則小球平拋運動的初速度為：v₀=$\frac{{x}_{1}}{t}$=${x}_{1}\sqrt{\frac{g}{2{y}_{1}}}$．
故答案為：（1）相同；（2）水平；（3）如圖所示；（4）${x}_{1}\sqrt{\frac{g}{2{y}_{1}}}$．

點評 解決本題的關鍵知道實驗的原理以及操作中的注意事項，知道平拋運動在水平方向和豎直方向上的運動規(guī)律，結合運動學公式靈活求解．