Question

在做“研究平抛运动”的实验中，为了确定小球在不同时刻所通过的位置，实验时用如图所示的装置，先调节撑杆M的位置使斜槽轨道末端的切线处于水平，然后在一块平木板表面钉上复写纸和白纸，并将该木板竖直立于槽口的正前方水平地面上某一位置。让小球从斜槽上紧靠挡板N处由静止释放，小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A；将木板向远离槽口方向平移距离x后，再使小球从N处由静止释放，小球撞在木板上得到痕迹B；又将木板再向远离槽口平移距离x，让小球再次从N处由静止释放，再得到痕迹C。已测得木板每次移动的距离x=15.00cm，测得A、B间的高度差y₁=7.84cm，B、C间的高度差y₂=17.64cm，取重力加速度，不计空气阻力。

(1)在本实验中，调节轨道使斜槽轨道的末端切线处于水平，其目的是______________________________；

(2)小球初速度的测量值v₀=____________m/s；（结果保留三位有效数字）

(3)竖直板上的A点与小球水平抛出点的高度差h=____________cm；（结果保留三位有效数字）

(4)在实验中，若该同学在将挡板放在3位置时略向右倾斜了一点，则测得的小球的初速度将_________。（选填“偏大”“偏小”或“不变”）

Answer

保证小球的初速度水平. 1.50 0.441 偏小

【解析】

(1)[1]．在本实验中，调节轨道使斜槽轨道的末端切线处于水平，其目的是保证小球的初速度水平。

(2)[2]．在竖直方向上，根据y2−y1＝gT2得

则小球的初速度

(3)[3]．B点的竖直分速度

则抛出点与B点的高度差

A点与水平抛出点的高度差

h=h′-y1=8.281-7.84cm=0.441cm。

(4)[4]．若该同学在将挡板放在3位置时略向右倾斜了一点，则测得y2会偏大，求得出相等的时间间隔T将偏大，导致小球的初速度测量值偏小。