Question

12．在做研究平拋運動的實驗時，讓小球多次沿同一軌道運動，通過描點法畫出小球平拋運動的軌跡．
（1）為了能較準確地描繪運動軌跡，下面列出一些操作要求，將你認為正確選項的前面字母填在橫線上acde．
（a）必須使斜槽光滑且末端保持水平
（b）每次釋放小球的位置可以不同
（c）每次必須由靜止釋放小球
（d）記錄小球位置用的木條（或凹槽）每次不必等距離下降
（e）小球運動時不應與木板上的白紙（或方格紙）相接觸
（f）將球的位置記錄在紙上后，取下紙，用直尺將點連成折線
（2）某物理興趣小組在探究平拋運動的規(guī)律實驗時，將小球做平拋運動，用頻閃照相機對準方格背景照相，拍攝到了如圖所示的照片，已知每個小方格邊長5cm，當?shù)氐闹亓�加速度為g=9.8m/s²．
①若以拍攝的第一點為坐標原點，水平向右和豎直向下為正方向，則沒有被拍攝到的小球位置坐標為（30cm，30cm）．
②頻閃照相機的頻率為14.3Hz．
③小球平拋的初速度大小為2.5m/s．
④沒有拍攝到的小球的速率為2.88m/s．

Answer 1

分析 （1）保證小球做平拋運動必須通過調節(jié)使斜槽的末端保持水平，因為要畫同一運動的軌跡，必須每次釋放小球的位置相同，且由靜止釋放，以保證獲得相同的初速度，實驗要求小球滾下時不能碰到木板平面，避免因摩擦而使運動軌跡改變，最后軌跡應連成平滑的曲線．
（2）根據(jù)豎直方向上連續(xù)相等相等時間內的位移之差是一恒量求出第4個點的縱坐標，結合水平方向上做勻速直線運動得出第4個點的橫坐標．
根據(jù)△y=gT²求解時間間隔，根據(jù)x=v₀t求解初速度；
根據(jù)某段時間內的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出第4個點豎直方向上的分速度，根據(jù)平行四邊形定則求出第4個點的合速度；
根據(jù)速度時間公式求出從拋出點到第4個點的時間，結合分位移公式求解拋出點距離小球1的豎直距離

解答 解：（1）a、通過調節(jié)使斜槽末端保持水平，是為了保證小球做平拋運動．故a正確．
    b、因為要畫同一運動的軌跡，必須每次釋放小球的位置相同，且由靜止釋放，以保證獲得相同的初速度．故b錯誤，c正確．
    d、因平拋運動的豎直分運動是自由落體運動，在相同時間里，位移越來越大，因此木條（或凹槽）下降的距離不應是等距的，故d正確；
    e、實驗要求小球滾下時不能碰到木板平面，避免因摩擦而使運動軌跡改變，最后軌跡應連成平滑的曲線．故f錯誤，e正確．
故選：a、c、d、e．
（2）：①因為豎直方向上連續(xù)相等時間內的位移之差是一恒量，可知3、4兩點的豎直距離為3格，則沒有被拍攝到的點的縱坐標為30cm，水平方向上相等時間內位移相等，可知沒有被拍攝到的點的橫坐標為30cm．
②根據(jù)△y=gT²得，時間間隔T=$\sqrt{\frac{△y}{g}}$=$\sqrt{\frac{0.05}{10}}$=0.07s，
那么頻率為f=14.3Hz；
則小球平拋運動的初速度v₀=$\frac{x}{T}$=$\frac{2×0.05}{0.07}$=1.43m/s．
③第4個點的豎直分速度：v_4y=$\frac{3L+4L}{2T}$=$\frac{7×0.05}{2×0.07}$=2.5m/s
故第4個點的速度：v₄=$\sqrt{{v}_{0}^{2}+{v}_{4y}^{2}}$=$\sqrt{1.4{3}^{2}+2．{5}^{2}}$=2.88m/s
故答案為：
（1）acde；（2）①（30cm，30cm）；②14.3Hz；③2.5m/s；④2.88m/s．

點評 解決平拋實驗問題時，要特別注意實驗的注意事項．在平拋運動的規(guī)律探究活動中不一定局限于課本實驗的原理，要注重學生對探究原理的理解；
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．