Question

14．小明在玩“水槍”玩具時，發現“水槍”水平放置，如果推動活塞的速度越快，水槍離地面的高度越高，水就會射得越遠，據此，他提出了如下猜想：在空中水平拋出的物體，落地的水平距離與拋出的初速度及拋出點離地面的高度有關，為驗證猜想，小明找來了如圖所示裝置進行實驗．
（1）讓小球從斜槽上自由滾下，是為了使小球到達水平槽時具有一定的速度；小球從斜槽滾下，重力勢能減小（選填“增大”、“減小”或“不變”）
（2）保持拋出點離地面的高度不變，分別讓同一小球從斜槽上A、B、C位置由靜止自由滾下，分別測出小球落地的水平距離S_A、S_B、S_C，發現S_A＞S_B＞S_C．這表明：空中水平拋出的物體，落地的水平距離與速度有關．
（3）逐步降低拋出點離地面的高度，分別為h₁、h₂、h₃，每次都讓同一小球從斜槽上A處由靜止自由滾下，分別測出小球落地的水平距離s₁、s₂、s₃，發現s₁＞s₂＞s₃．這表明：空中水平拋出的物體，落地的水平距離與距落地點的高度有關．
（4）若在水平槽鋪上毛巾，使拋出點離地面的高度為h₃，讓同一小球從斜槽上A處由靜止自由滾下，測出小球落地的水平距離為s₄，根據上述實驗的結果，應該有s₄＜s₃（選填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

分析 （1）實驗中，應使小球到達水平槽時具有一定的速度；重力勢能的大小與物體的質量和高度有關；
（2）保持小球質量不變，使其速度改變，可探究落地水平距離與速度的關系；
（3）比較實驗結果，可得出落地水平距離與距落地高度的關系；
（4）毛巾的表面較粗糙，摩擦力大，則小球拋出時的速度小，動能小，據此可判斷其落地水平距離的大小．

解答 解：（1）實驗中，讓小球從斜槽上自由滾下，是為了使小球到達水平槽時具有一定的速度；
小球從斜槽滾下，高度降低，所以重力勢能減小；
（2）根據控制變量法的要求，保持拋出點離地面的高度不變，分別讓同一小球從斜槽上A、B、C位置由靜止自由滾下，分別測出小球落地的水平距離S_A、S_B、S_C，發現S_A＞S_B＞S_C．這表明：空中水平拋出的物體，落地的水平距離與速度有關，速度越大，則平拋的距離越遠．
（3）逐步降低拋出點離地面的高度，分別測出小球落地的水平距離s₁、s₂、s₃，發現s₁＞s₂＞s₃．這表明：空中水平拋出的物體，落地的水平距離與距落地點的高度有關，相同情況下，距落地點的高度越大，落地點的水平距離越遠．
（4）若在水平槽鋪上毛巾，由于毛巾的表面較粗糙，摩擦力大，小球的速度減小，則小球的動能減小，因此，根據上述實驗的結果，小球落地的水平距離變小，即s₄＜s₃．
故答案為：（1）速度；減小；（2）拋出點離地面的高度；速度；
（3）距落地點的高度；（4）＜．

點評 在本實驗中，探究了平拋運動的規律與特點，要注意實驗中的影響因素和條件有哪些，運用控制變量法進行分析，是解答的關鍵．