Question

如圖甲所示為研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置：
（1）現(xiàn)把兩個(gè)小鐵球分別吸在電磁鐵C、E上，然后切斷電磁鐵C的電源，使一只小鐵球從軌道A射出，并在射出時(shí)碰到碰撞開(kāi)關(guān)S，使電磁鐵E斷電釋放它吸著的小鐵球，兩鐵球同時(shí)落到地面．這個(gè)實(shí)驗(yàn)

 

A．只能說(shuō)明平拋運(yùn)動(dòng)的水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律
B．只能說(shuō)明平拋運(yùn)動(dòng)的豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律
C．不能說(shuō)明上述AB規(guī)律中的任何一條
D．能同時(shí)說(shuō)明上述AB兩條規(guī)律
（2）若在實(shí)驗(yàn)中利用頻閃照相機(jī)得到小球做平拋運(yùn)動(dòng)的頻閃照片，還可以用來(lái)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，如圖乙是小球?qū)嶒?yàn)中的部分位置的頻閃照片．小球在平拋運(yùn)動(dòng)途中的幾個(gè)位置如圖中的a、b、c、d所示，已知小方格的邊長(zhǎng)L=1.6cm，頻閃的頻率為f=25Hz，則：
①小球平拋的初速度v₀=

 

m/s．小球在b點(diǎn)的速率為

 

 m/s（兩空都取二位有效數(shù)字）．
②設(shè)小球的質(zhì)量為m，重力加速度為g．為驗(yàn)證小球從b→c過(guò)程中機(jī)械能是否守恒，則應(yīng)算出重力勢(shì)能的減少量為

 

，動(dòng)能的增加量為

 

 （用L、f、m、g表示），然后比較二者是否相等．

Answer 1

分析：探究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律中，實(shí)驗(yàn)同時(shí)讓A球做平拋運(yùn)動(dòng)，B球做自由落體運(yùn)動(dòng)，若兩小球同時(shí)落地，則說(shuō)明平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向是自由落體運(yùn)動(dòng)，而不能說(shuō)明A球水平方向的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)．
正確應(yīng)用平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律：水平方向勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向自由落體運(yùn)動(dòng)；然后進(jìn)一步根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律、推論求解bc兩點(diǎn)的速率，從而求解．

解答：解：（1）C在射出時(shí)碰撞開(kāi)關(guān)S，兩小球同時(shí)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，C做平拋運(yùn)動(dòng)，E做自由落體運(yùn)動(dòng)，結(jié)果同時(shí)落地，則說(shuō)明平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向是自由落體運(yùn)動(dòng)，故ACD錯(cuò)誤，B正確
（2）①根據(jù)v₀=

x

t

，x=2L，t=

1

f

=

1

25

s=0.04s
代入可得：v₀=0.80m/s
b點(diǎn)豎直方向分速度v_y=

L+2L

2T

=

3×1.6×10-2

2×0.04

=0.6m/s
根據(jù)速度合成，b點(diǎn)的速率v_b=

v 2 0 + v 2 y

=

0．82+0．62

=1.00m/s
②小球從b→c過(guò)程中，重力做正功，故重力勢(shì)能減少△E_P=mg×2L=2mgL
動(dòng)能增加量△E_K=

1

2

m

v

2 c

-

1

2

m

v

2 b

=

1

2

m(

v

2 0

+

v

2 yc

-

v

2 0

-

v

2 yb

)=

1

2

m(

v

2 yc

-

v

2 yb

)
v_yc=

5L

2T

，v_yb=

3L

2T

代入上式得：△E_K=2m

L2

T2

=2mf²L²
故答案為：（1）B；（2）①0.80 m/s；1.0 m/s；②2mgL； 2mf²L²

點(diǎn)評(píng)：本題考查了平拋物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，要求同學(xué)們能從圖中讀出有用信息，并能夠利用平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律解題，難度適中．