Question

【題目】用如圖1所示裝置研究平地運動。將白紙和復(fù)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(cè)較低，鋼球落在擋板上時，鋼球側(cè)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(fù)，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(yīng)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(shù)據(jù)：如圖2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?shù)刂亓�加速度�?/span>g，結(jié)果用上述字母表示）。

（3）為了得到平拋物體的運動軌跡，同學(xué)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(wěn)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

（4）伽利略曾研究過平拋運動，他推斷：從同一炮臺水平發(fā)射的炮彈，如果不受空氣阻力，不論它們能射多遠，在空中飛行的時間都一樣。這實際上揭示了平拋物體_________。

A．在水平方向上做勻速直線運動

B．在豎直方向上做自由落體運動

C．在下落過程中機械能守恒

（5）牛頓設(shè)想，把物體從高山上水平拋出，速度一次比一次大，落地點就一次比一次遠，如果速度足夠大，物體就不再落回地面，它將繞地球運動，成為人造地球衛(wèi)星。

同樣是受地球引力，隨著拋出速度增大，物體會從做平拋運動逐漸變?yōu)樽鰣A周運動，請分析原因。

___________________________

Answer 1

【答案】BD 球心 需要 大于 B B 利用平拋運動的軌跡的拋物線和圓周運動知識證明即可

【解析】

根據(jù)平拋運動的規(guī)律：水平方向勻速直線運動，豎直方向自由落體運動解答。

(1)本實驗中要保證小球飛出斜槽末端時的速度為水平，即小球做平拋運動，且每次飛出時的速度應(yīng)相同，所以只要每次將小球從斜槽上同一位置由靜止釋放即可，故BD正確；

(2)a.平拋運動的起始點應(yīng)為鋼球靜置于Q點時，鋼球的球心對應(yīng)紙上的位置，由于平拋運動在豎直方向做自由落體運動，所以在確定y軸時需要y軸與重錘線平行；

b.由初速度為零的勻加速直線運動規(guī)律即在相等時間間隔內(nèi)所通過的位移之比為可知，由于A點不是拋出點，所以；設(shè)AB，BC間所用的時間為T，豎直方向有：，水平方向有：，聯(lián)立解得：；

(3)A項：從細管水平噴出穩(wěn)定的細水柱，由于細水柱射出后受到空氣阻力的作用，所以此方案不可行；

B項：用頻閃照相在同一底片上記錄小球不同時刻的位置即平拋運動的軌跡上的點，平滑連接在一起即為平拋運動軌跡，所以此方案可行；

C項：將鉛筆垂直于豎直的白板放軒，以一定初速度水平拋出，筆尖與白紙間有摩擦阻力的作用，所以鉛筆作的不是平拋運動，故此方案不可行；

(4)由平拋運動豎直方向運動可知，，時間，所以只要高度相同，時間相同，故B正確；

(5)由平拋運動可知，豎直方向：，水平方向：，聯(lián)立解得：，即拋出物體的軌跡為拋物線，當拋出的速度越大，在拋物線上某點的速度足以提供該點做圓周運動的向心力時，物體的軌跡從拋物線變?yōu)閳A。