Question

（Ⅰ）某同學根據平拋運動原理設計測量彈射器彈丸出射初速度的實驗方法，提供的器材：①彈射器（含彈丸）；②鐵架臺（帶有夾具）；③刻度尺．
（1）如示意圖1安裝好實驗器材；
（2）在安裝彈射器時應注意使彈射器

保持水平

；
（3）實驗中需要測量的物理量及其符號是：

豎直位移y

 和

水平位移x

；
（4）由于彈射器每次彈出的彈丸初速度不可能完全相等，在實驗中應采取的方法是：在不改變高度的情況下，

多次實驗，并分別測出各次的水平位移，求出平均水平位移．

；
（5）彈丸出射初速度的表達式：v=

x

g 2y

．
（Ⅱ） 在“驗證機械能守恒定律”的實驗中，所用電源的頻率為50Hz，某同學選擇了一條理想的紙帶，用刻度尺測量各計數點對應刻度尺上的讀數如圖2所示．（O點是打點計時器打出的第一個點，A、B、C、D、E分別是每打兩個點取出的計數點）（g取9.8m/s²）
若重錘的質量為m，根據紙帶數據計算：
（1）重錘從開始下落到打B點時，減少的重力勢能是

1.911m

J；
（2）重錘從開始下落到打B點時，增加的動能是_

1.89m

J；
（3）本實驗可得出的結論是

在允許的范圍內，重錘減小的重力勢能等于其動能的增加，驗證了機械能守恒定律．

；產生誤差的主要原因是

重錘在下落時要受到阻力作用（對紙帶的摩擦力、空氣阻力）．

．

Answer 1

分析：（1）由題意可知，要測小球的初速度，則一定要利用平拋規律，由平拋運動實驗的規律可得出問題答案；
（2）該實驗為驗證性實驗，是在知道原理的情況下進行驗證，因此求出物體下落時重力勢能的減小量和動能的增加量是否相等即可驗證，但是由于存在誤差，物體下落時克服阻力做功，因此重力勢能的減小量略大于動能的增加量．

解答：解：（Ⅰ）本題小球被拋出后應坐平拋運動才能測定小球的初速度，故小球飛出時的速度應為水平，即彈射器末端應保持水平；為了計算出末速度，需要小球下落的高度及水平的位移；注意在測量水平分位移時，應取多次彈射的中心；
（1）在安裝彈射器時應注意使彈射器保持水平．
（2）實驗中需要測量的物理量及其符號是：豎直位移y和水平位移x．
（3）由于彈射器每次彈出的彈丸初速度不可能完全相等，在實驗中應采取的方法是：在不改變高度的情況下，多次實驗，并分別測出各次的水平位移，求出平均水平位移．
（4）由x=v₀t；h=

1

2

gt²，聯立解得：
其計算公式為v₀=x

g 2y

，
（Ⅱ）：（1）重力勢能的減小量為：△E_P=mgh_OB=1.911m（J）
（2）B點時的速度為v_B=

xAC

tAC

=1.944（m/s）
重錘下落到B點時增加的動能為：△EkB=

1

2

mv

2 B

=1.89m（J）
（3）根據計算結果可以得出該實驗的實驗結論是在允許的范圍內，重錘減小的重力勢能等于其動能的增加，驗證了機械能守恒定律．
產生誤差的主要原因是重錘在下落時要受到阻力作用（對紙帶的摩擦力、空氣阻力）．
故答案為：（Ⅰ）（2）保持水平
（3）豎直位移y，水平位移x
（4）多次實驗，并分別測出各次的水平位移，求出平均水平位移．
（5）x

g 2y

（Ⅱ）（1）1.911m
（2）1.89m
（3）在允許的范圍內，重錘減小的重力勢能等于其動能的增加，驗證了機械能守恒定律．
重錘在下落時要受到阻力作用（對紙帶的摩擦力、空氣阻力）．

點評：（1）平拋運動要注意其數據的處理，分為水平和豎直兩個方向的直線運動；
（2）通過該題理解驗證性實驗的特點，把握實驗原理，提升實驗能力．