Question

【題目】用如圖所示裝置研究平地運動。將白紙和復寫紙對齊重疊并固定在豎直的硬板上。鋼球沿斜槽軌道PQ滑下后從Q點飛出，落在水平擋板MN上。由于擋板靠近硬板一側較低，鋼球落在擋板上時，鋼球側面會在白紙上擠壓出一個痕跡點。移動擋板，重新釋放鋼球，如此重復，白紙上將留下一系列痕跡點。

（1）下列實驗條件必須滿足的有____________。

A．斜槽軌道光滑

B．斜槽軌道末段水平

C．擋板高度等間距變化

D．每次從斜槽上相同的位置無初速度釋放鋼球

（2）為定量研究，建立以水平方向為x軸、豎直方向為y軸的坐標系。

a．取平拋運動的起始點為坐標原點，將鋼球靜置于Q點，鋼球的________（選填“最上端”、“最下端”或者“球心”）對應白紙上的位置即為原點；在確定y軸時______（選填“需要”或者“不需要”）y軸與重錘線平行。

b．若遺漏記錄平拋軌跡的起始點，也可按下述方法處理數據：如圖所示，在軌跡上取A、B、C三點，AB和BC的水平間距相等且均為x，測得AB和BC的豎直間距分別是y1和y2，則______（選填“大于”、“等于”或者“小于”）。可求得鋼球平拋的初速度大小為____________（已知當地重力加速度為g，結果用上述字母表示）。

（3）為了得到平拋物體的運動軌跡，同學們還提出了以下三種方案，其中可行的是____________。

A．從細管水平噴出穩定的細水柱，拍攝照片，即可得到平拋運動軌跡

B．用頻閃照相在同一底片上記錄平拋小球在不同時刻的位置，平滑連接各位置，即可得到平拋運動軌跡

C．將鉛筆垂直于豎直的白紙板放置，筆尖緊靠白紙板，鉛筆以一定初速度水平拋出，將會在白紙上留下筆尖的平拋運動軌跡

Answer 1

【答案】BD 球心 需要 大于 AB

【解析】

此題為平拋運動軌跡的研究實驗，平拋運動時豎直方向的自由落體和水平方向的勻速直線運動的合運動。

(1)[1]A．斜槽不需要光滑，保持末端速度相同即可，不符合題意；

B．只要斜槽末端水平，鋼球才能在豎直方向做初速度為0的自由落體運動，其軌跡為平拋運動軌跡，符合題意；

C．將高度等間距變化只是為了簡化計算，不是必須要滿足的要求，不符合題意；

D．每次在相同的位置釋放鋼球是為了保持每次都有相同的初速度，是充要條件，符合題意；

(2)a.[2] 鋼球球心對應原點；

[3] 研究豎直方向運動規律時y軸與重錘線方向平行；

b.[4] 平拋運動豎直方向上為自由落體運動，初速度為0，則根據平拋運動的規律，相等時間內豎直方向通過的位移之比為：，由于A點的豎直方向速度大于0，則。

[5]由，可知在豎直方向上：

水平方向上可知：

聯立（1）（2）可知：

（3）[6]

A．平拋運動的特性：豎直初速度為0，豎直加速度為g，細管水平噴出水柱滿足要求，符合題意；

B．頻閃照相后再將點連接可以得到平拋軌跡，符合題意；

C．鉛筆有一定的長度和質量，在實驗過程中可能會偏離運動軌跡，可行性不大，不符合題意。