Question

【題目】為了探究平拋運動規律，老師做了如下兩個演示實驗：

(1)為了說明平拋運動的豎直分運動是自由落體運動，用如圖所示裝置進行實驗。小錘打擊彈性金屬片，A球水平拋出，同時B球被松開自由下落。關于該實驗，下列說法正確的有________________。

A.所用兩球的質量必須相等

B.只做一次實驗發現兩球同時落地，即可以得到實驗結論

C.應改變裝置的高度多次實驗

D.本實驗也能說明A球在水平方向上做勻速直線運動

(2)如圖所示，兩個相同的弧形軌道M 、N位于同一豎直面內，其中N軌道的末端與光滑的水平地面相切。兩個完全相同的小鋼球P、Q，以相同的水平初速度同時從軌道M、N的末端射出，觀察到P落地時與Q相遇。只改變弧形軌道Q的高度，多次重復實驗，仍能觀察到相同的現象。這說明：________________。

(3)為了進一步研究平拋運動，某同學用如上圖所示的裝置進行實驗。

① 為了準確地描繪出平拋運動的軌跡，下列要求合理的是________________。

A．小球每次必須從斜槽上同一位置由靜止釋放

B．斜槽軌道必須光滑

C．斜槽軌道末端必須水平

D．本實驗必需的器材還有刻度尺和秒表

②B實驗小組為了更方便研究平拋運動，他們在實驗中用頻閃光源代替鋼球，頻閃光源的頻率為50Hz，拋出后經過畫布時在上面留下了一串反映平拋運動軌跡的點跡（如圖）。將點跡拍照后用軟件分析可得到各點的坐標。如圖中M1、M2、M3是頻閃光源平拋運動過程中在畫布上留下的三個連續點跡，M1、M2、M3的坐標見表格，通過計算可得頻閃光源平拋運動的初速度為________________m/s，當地的重力加速度為________________m/s2.

③該組同學在老師的啟發下想進一步探究做平拋運動的物體在豎直方向上的分運動，利用④中的實驗裝置完成實驗并測量相關數據，通過計算機繪出如圖所示的圖象，并擬合出表達式，圖中為頻閃光源平拋運動豎直方向的分速度。他們通過分析圖象和表達式可以得出的結論是________________。

A．斜槽末端可能不水平

B．頻閃光源與斜槽之間存在摩擦

C．頻閃光源在水平方向上做勻速直線運動

D．頻閃光源在豎直方向上做勻加速直線運動

④如圖丙同學將實驗方案做了改變，他把桌子搬到墻的附近，調整好儀器，使從斜槽軌道滾下的小球打在正對的墻上，把白紙和復寫紙附在墻上，記錄小球的落點，然后等間距地改變桌子與墻的距離，就可以得到多個落點。如果丙同學還有一把刻度尺，他是否可以計算出小球平拋時的初速度？請簡要闡述理由。

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Answer 1

【答案】C 平拋運動在水平方向做勻速直線運動 AC 0.5 9.75 AD 可以。用刻度尺測量落點與拋出點之間的豎直距離y，測量墻與桌子的水平距離x，根據，可得，則，改變桌子與墻的水平距離x，測量多組x，y值，計算多組初速度，取平均值即可。

【解析】

（1）根據實驗的原理以及操作中的注意事項確定正確的操作步驟，結合兩球相遇得出平拋運動在水平方向上的運動規律。（2）根據實驗的原理以及操作中的注意事項確定正確的操作步驟，結合兩球相遇得出平拋運動在水平方向上的運動規律．（3）①根據原理以及注意事項確定正確的操作步驟．②根據頻率得出頻閃周期，抓住水平方向上做勻速直線運動，結合水平位移和時間間隔求出初速度，根據豎直方向上連續相等時間內的位移之差是一恒量求出重力加速度。③結合圖線的特點得出豎直方向上的運動規律，根據原理分析初始時刻豎直分速度不為零的原因。④根據豎直位移求出運動的時間，結合水平位移和時間求出初速度．

（1）小錘打擊彈性金屬片，A球水平拋出，同時B 球被松開自由下落，兩球同時落地，可知平拋運動在豎直方向上做自由落體運動，不能得出水平方向上的運動規律，實驗時應改變裝置的高度進行多次實驗，故C正確，ABD錯誤。故選C。

（2）兩個完全相同的小鋼球P、Q，以相同的水平初速度v0同時從軌道M、N的末端射出，觀察到P落地時與Q相遇．只改變弧形軌道M的高度，多次重復實驗，仍能觀察到相同的現象．這說明平拋運動在水平方向上做勻速直線運動．

（3）①為了保證小球的初速度相等，小球每次應從斜槽的同一位置由靜止釋放，斜槽軌道不一定需要光滑，故A正確，B錯誤．為了保證小球的初速度水平，斜槽末端必須水平，故C正確．該實驗不需要秒表，運動的時間可以通過下降的高度求出，故D錯誤．故選AC．

②相鄰兩點間的時間間隔T=0.02s，則平拋運動的初速度。
在豎直方向上，根據△y=gT2得，。

③由圖可知，豎直分速度與時間成線性關系，可知頻閃光源在豎直方向上做勻加速直線運動，由于0時刻的豎直分速度不為零，可知斜槽末端不水平，故選AD。

④可以計算小球平拋運動的初速度，用刻度尺測量落點與拋出點之間的豎直距離y，測量墻與桌子的水平距離x，根據y＝gt2，可得t=，則，改變桌子與墻的水平距離x，測量多組x，y值，計算多組初速度，取平均值即可．