Question

三個同學根據不同的實驗條件，進行了“探究平拋運動規律”的實驗：

（1）甲同學采用如圖（1）所示的裝置．用小錘打擊彈性金屬片，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，改變小錘打擊的力度，即改變A球被彈出時的速度，兩球仍然同時落地，這說明

拋運動的豎直分運動是自由落體運動

．
（2）乙同學采用如圖（2）所示的裝置．兩個相同的弧形軌道M、N，分別用于發射小鐵球 P、Q，其中N的末端與可看作光滑的水平板相切；兩軌道上端分別裝有電磁鐵C、D；調節電磁鐵C、D的高度，使AC=BD，從而保證小鐵球P、Q在軌道出口處的水平初速度v₀相等，現將小鐵球P、Q分別吸在電磁鐵C、D上，然后切斷電源，使兩小鐵球能以相同的初速度v₀同時分別從軌道M、N的下端射出．實驗可觀察到的現象應是

P、Q兩球將相碰

．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象，這說明

平拋運動的水平分運動是勻速直線運動

．
（3）丙同學利用頻閃照相法得到一幅平拋物體與自由落體對比的頻閃照片如圖（3），根據圖中數據．求出該平拋小球的初速度v₀=

0.37

m/s．（結果取兩位有效數字）

Answer 1

分析：（1）實驗同時讓A球做平拋運動，B球做自由落體運動．若兩小球同時落地，則說明平拋運動豎直方向是自由落體運動．
（2）實驗同時讓P球做平拋運動，Q球做勻速運動．若兩小球相碰，則說明平拋運動水平方向是勻速運動．
（3）用頻閃照相儀得到的圖片，它們間的時間是相等，利用在相等的時間內位移之差是恒定的，結合重力加速度可求出它們間的時間．再利用水平方向的位移結合時間可算出拋出速度．

解答：解：（1）在打擊金屬片時，兩小球同時做平拋運動與自由落體運動．結果同時落地，則說明平拋運動豎直方向是自由落體運動；
（2）讓兩小球從相同的弧形軌道上相同高度滾下，從而使兩小球同時滾離軌道并具有相同的速度．小球P做平拋運動，小球Q做勻速直線運動，當兩小球相遇時則說明小球平拋運動水平方向是勻速直線運動．當同時改變兩小球滾下的高度時，仍能相碰，則說明平拋運動水平方向總是勻速直線運動．
（3）平拋運動可看成豎直方向自由落體運動與水平方向勻速直線運動；
豎直方向的分位移為：1mm、3mm、5mm、7mm…
水平方向的分位移都是5.3mm；
在豎直方向：由△h=gt²可得：t=

△h g

=

(5-3)×0.001 10

≈1.4×10^-2s；
小球的初速度v₀=

2x

2t

=

(36.1-25.5)×10-3

2×1.4×10-2

m/s≈0.37m/s；
故答案為：（1）平拋運動的豎直分運動是自由落體運動；
（2）P、Q兩球將相碰；平拋運動的水平分運動是勻速直線運動；
（3）0.37．

點評：通過實驗探究出平拋運動處理的規律，并掌握了運動的合成與分解，同時運用運動學公式解題．本題值得注意的是第一點的位置是否是拋出點要另外判斷．