Question

8．某同學設計了一個研究平拋運動的實驗裝置，如甲圖．在水平桌面上放置一個斜面，讓鋼球從斜面上由靜止?jié)L下，鋼球滾過桌邊后便做平拋運動．在鋼球拋出后經過的地方放置一塊水平木板，木板由支架固定成水平，木板所在高度可通過豎直標尺讀出，木板可以上下自由調節(jié)．在木板上固定一張白紙．該同學在完成裝置安裝后進行了如下步驟的實驗：
①實驗前在白紙上畫一條直線，并在線上標出a、b、c三點，且ab=bc，如乙圖．量出ab長度L=20.00cm．
②讓鋼球從斜面上的某一位置由靜止?jié)L下，調節(jié)木板高度，使得鋼球正好擊中a點，記下此時木板與桌面的高度差h₁=h．
③讓鋼球從斜面上的同一位置由靜止?jié)L下，調節(jié)木板高度，使得鋼球正好擊中b點，記下此時木板與桌面的高度差h₂=h+10.00（cm）．
④讓鋼球從斜面上的同一位置由靜止?jié)L下，調節(jié)木板高度，使得鋼球正好擊中c點，記下此時木板與桌面的高度差h₃=h+30.00（cm）．
則該同學由上述測量結果即可粗測出鋼球的平拋初速度大小v_o=2m/s，鋼球擊中b點時其豎直分速度大小為v_by=1.5m/s．已知鋼球的重力加速度為g=10m/s²，空氣阻力不計，鋼球從O點到a點用時t_a=0.05s．

Answer 1

分析 根據(jù)豎直方向運動特點△h=gt²，求出物體運動時間，然后利用水平方向運動特點即可求出平拋的初速度，鋼球擊中b點時其豎直分速度可以根據(jù)豎直方向做自由落體運動求解．

解答 解：根據(jù)題意可知：h_ab=10cm=0.1m，h_bc=30cm-10cm=20cm=0.2m．
在豎直方向：△h=gt²，
水平方向：x=v₀t，
其中△h=h_bc-h_ac=0.1m，x=L=20cm=0.2m，
代入數(shù)據(jù)解得：t=0.1s，v₀=2m/s．
b點為時間的中點，因此有：
v_by=$\frac{{h}_{ac}}{2t}$=$\frac{0.3}{0.2}$=1.5m/s
已知鋼球的重力加速度為g=10m/s²，空氣阻力不計，鋼球從O點到b點用時，t_b=$\frac{1.5}{10}$=0.15s；
因此b點到拋出點的高度h=$\frac{1}{2}g{t}_^{2}$=$\frac{1}{2}×10×0.1{5}^{2}$=0.1125m=11.25cm
則有a點到拋出點的高度h′=1.25cm
那么鋼球從O點到a點用時t_a=$\sqrt{\frac{2h′}{g}}$=$\sqrt{\frac{2×0.0125}{10}}$=0.05s；
故答案為：2，1.5，0.05．

點評 本題不但考查了實驗的操作，而且考查了平拋運動的規(guī)律以及勻速運動和勻變速運動的規(guī)律，對同學的知識的綜合應用要求比較高，是個考查學生能力的好題．