Question

18．在“研究平拋運動的實驗”中，某同學讓小球A由斜槽滾下，從桌邊水平拋出，當它恰好離開桌邊緣時小球B從同樣高度處自由下落，頻閃照相儀拍到了B球下落過程的四個位置和A球的第3、4個位置，如圖所示，背景的方格紙每小格的邊長為2.5cm．
（1）頻閃照相儀的閃光頻率為10Hz；
（2）A球離開桌邊時的速度大小為0.75 m/s．
（3）此實驗能說明平拋運動在豎直（填“豎直”、“水平”或“豎直和水平”）方向的運動性質．

Answer 1

分析 （1）根據平拋運動在水平方向上做勻速直線運動，相等時間內的水平位移相等，以及豎直方向上的運動規律與自由落體運動相同，確定A球第二個位置．再根據豎直方向上連續相等時間內的位移之差是一恒量，結合當地的重力加速度，即可求解閃光頻率；
（2）根據水平位移和時間間隔求出A球離開桌邊的速度大小；
（3）根據任何時刻平拋運動的小球在豎直方向上與自由落體運動的小球在同一水平線上，確定出平拋運動在豎直方向上的運動規律．

解答 解：（1）平拋運動在水平方向上做勻速直線運動，知相等時間內水平位移為3L，豎直方向上做自由落體運動，與B球的2位置等高．如圖所示．
在豎直方向上，△y=4L=gT²，
解得：T=$\sqrt{\frac{4L}{g}}$=$\sqrt{\frac{4×2.5×1{0}^{-2}}{10}}$s=0.1s，
則閃光的頻率為：f=$\frac{1}{T}$=10Hz．
（2）A球離開桌邊的速度為：v₀=$\frac{3L}{T}$=$\frac{3×2.5×1{0}^{-2}}{0.1}$m/s=0.75m/s．
（3）根據該實驗知，任何時刻平拋運動的小球在豎直方向上與自由落體運動的小球在同一水平線上，可知平拋運動在豎直方向上的分運動是自由落體運動．
故答案為：（1）10Hz；（2）0.75；  （3）豎直．

點評 解決本題的關鍵知道平拋運動在水平方向和豎直方向上的運動規律，結合運動學公式和推論靈活求解，難度不大．