4.探究平抛运动的特点-2023-2024学年高一物理下学期同步培优练（教科版2019必修第二册）

第4讲　探究平抛运动的特点 4.1考点精析 考点一　教材原型实验 例1 在“研究平抛运动”实验中，以小钢球离开轨道末端时球心位置为坐标原点O，建立水平与竖直坐标轴。让小球从斜槽上离水平桌面高为h处静止释放，使其水平抛出，通过多次描点可绘出小球做平抛运动时球心的轨迹，如图2所示。在轨迹上取一点A，读取其坐标(x0，y0)。 图2 (1)下列说法正确的是________(单选)。 A.实验所用斜槽应尽量光滑 B.画轨迹时应把所有描出的点用平滑的曲线连接起来 C.求平抛运动初速度时应读取轨迹上离原点较远的点的数据 (2)根据题目所给信息，小球做平抛运动的初速度大小v0＝________(单选)。 A. B. C.x0 D.x0 (3)在本实验中要求小球多次从斜槽上同一位置由静止释放的理由是____ _ __。 跟踪训练 1.在“研究小球做平抛运动”的实验中： (1)如图3甲所示的实验中，观察到两球同时落地，说明____________________；如图乙所示的实验：将两个光滑斜轨道固定在同一竖直面内，滑道末端水平，把两个质量相等的小钢球，从斜面的相同高度由静止同时释放，观察到球1落到水平板上并击中球2，这说明_______________________________________。 图3 (2)该同学用频闪照相机拍摄到如图4所示的小球平抛运动的照片，小方格的边长L＝125 cm，看小球在平抛运动中的几个位置如图4中的a、b、c、d所示，则照相机每隔________s曝光一次，小球平抛初速度为v0＝______m/s，到达b点时的瞬时速度大小为vb＝________m/s(g＝10 m/s2，最后一空的计算结果保留2位有效数字)。 图4 考点二　创新拓展实验 例2 斜坡是常见的一种道路情况。小张同学用卷尺和一把弹簧枪(如图5所示)，结合自己的身高h及平抛运动知识，测量出自己家门口的一段长斜坡的高度，具体实验过程如下： 图5 (1)小张同学先找一段水平路面，将小钢球装入弹簧枪中。 (2)用小钢球压缩弹簧并记录压缩后弹簧的长度，将弹簧枪贴在头顶处沿________(选填“水平”或“竖直”)方向发射，如图B所示，然后测量出小球落地点到发射点的水平距离x。 (3)改变并记录弹簧枪内弹簧的长度，重复步骤(2)多测几组x。 (4)小张同学走上斜坡，先用卷尺测量出斜坡的长度L，然后用小球压缩弹簧到(2)、(3)步骤中对应长度，再将弹簧枪贴在路面上沿(2)、(3)步骤中相同方向发射，如图C所示，然后测量出相应的小球落地点到发射点沿斜坡的距离x0。 (5)用测得的x、x0绘制如图D所示的图像，其纵坐标应选择________(选填“x”“x2”或“x3”)。 (6)找出图线的斜率为k，求出斜坡倾角θ的正弦值sin θ＝________(用h和k表示)。 (7)则斜坡的高度为H＝Lsin θ。 跟踪训练 2.在农田旁离地一定高度架有一水管，管口水平，小明根据学到的平抛运动知识，只用一把卷尺，测量出水口单位时间内流出的最大水量(假设水从出水口沿水平方向均匀流出，已知重力加速度为g)。步骤如下： 图6 (1)如图6甲，关闭水阀，用卷尺测量出水龙头的内直径D＝________cm。 (2)如图乙，测量水管上沿离地高度H，打开水管阀门且将其调到出水量最大，记下喷出水最远的落地位置，关上阀门，测量出最远位置到出水口的水平距离L，则水流速度v＝________(用题中物理量的字母表示)。 (3)请推导单位时间出水量表达式Q＝__________(用题中物理量的字母表示)。 4.2巩固练习 1.用如图1所示装置研究平抛运动，将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上，钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点水平飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。 图1 (1)下列实验条件必须满足的有________。 A.斜槽轨道光滑 B.斜槽轨道末端水平 C.挡板高度等间距变化 D.每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球 (2)为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。 ①取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于Q点，钢球的________(选填“最上端”“最下端”或“球心”)对应白纸上的位置即为原点。 ②若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：如图2所示，在轨迹上取A、B、C三点，AB和BC的水平间距相等且均为x，测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2，则________(选填“>”“＝”或者“<”)。可求得钢球平抛的初速度大小v0＝________________(已知当地重力加速度为g，结果用上述字母表示