微练93 实验：探究平抛运动的特点-【高考领航】2025年高考物理一轮复习微专题速练

微练93　实验：探究平抛运动的特点 1．某同学做如下居家实验：如图甲所示，在小桌旁立一边长为10 cm的正方形方格网板背景，使小球沿桌面水平飞出，用数码相机拍摄小球做平抛运动的录像(每秒60帧)。采用逐帧分析的办法，保存并打印各帧的画面。 　 　　　甲　　　　　　　　　　乙 (1)他大约可以得到________帧小球正在空中运动的照片； (2)他从获得画面中选取四帧，重叠后得到如图乙所示，取g＝10 m/s2，那么，各帧照片的时间间隔T＝________s；小球做平抛运动的水平初速度大小是________m/s。 2．物理兴趣小组在进行“探究平抛运动的特点”研究时进行了如下实验。如图(a)所示，小球从O点水平抛出，在该处有一点光源，在抛出点的正前方竖直放置一块毛玻璃，O点与毛玻璃水平距离L＝1.00 m，小球初速度与毛玻璃平面垂直；小球抛出后在毛玻璃上有小球运动的投影点，利用闪光频率为30 Hz的频闪相机记录投影点的位置。当小球以4.0 m/s的速度水平抛出时，各投影点实际间距如图(b)所示。 图(a)　　　　　　　图(b) (1)小强同学分析频闪照片，他认为在误差范围内，投影点做匀速直线运动，并计算出投影点的速度大小为________。(计算结果保留三位有效数字)。 (2)小芳同学利用实验数据和小强的计算结果计算出本地的重力加速度，请根据两人的观点计算出重力加速度g＝________m/s2(计算结果保留三位有效数字)。 3．某同学用如图甲装置，研究平抛运动的规律。 　 甲　　　　　　　　　乙　　 (1)先用小锤击打弹性金属片，A球水平抛出，B球自由下落，改变高度多次实验，两球均同时落地，实验说明_____________________________________； (2)在小锤击打弹性金属片的同时，用频闪周期t＝0.01 s的频闪照相机拍摄A球运动的轨迹。图乙为小球A的频闪照片的一部分。已知照片上小方格的实际边长为L＝0.02 m，当地重力加速度为g＝10 m/s2。则小球A平抛的初速度大小为________，小球运动到c点时竖直方向速度大小为________。 4．在“研究平抛运动”实验中，以小球离开轨道末端时球心的位置为坐标原点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，如图所示。在轨迹上取一点A，读取其坐标(x0，y0)。已知当地重力加速度为g。 (1)下列说法正确的是________。 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曲线连起来 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)小球做平抛运动的初速度大小v0＝________(用x0、y0和g表示)。 (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_______ __________________。 5．在做“探究平抛运动的特点”实验中，某同学在实验中用描迹法得到了小球运动轨迹如图所示，取A点坐标(L，y1)，B点坐标(2L，y2)。 (1)若O为抛出点，则y1∶y2＝________，同时可求得此次平抛的初速度v0＝________(仅用L、g、y1表示)； (2)若经过判定发现O是抛出点之后轨迹上的一点，可求得此次平抛的初速度v0＝________(仅用L、g、y1、y2表示)。 6．某同学利用研究抛体运动的实验装置测量重力加速度，如图甲所示，实验过程中用频闪照相法来获取小球做抛体运动时不同时刻的位置，并多次拍照求重力加速度的平均值。 　 甲　　　　　　　　　　　乙 回答下列问题： (1)在木板上铺好坐标纸，某次实验过程中获得小球连续三个时刻的位置如图乙所示，若频闪照相机的频率为f＝10 Hz，从坐标纸上对比得到y1＝25.20 cm、y2＝34.80 cm，则当地的重力加速度g＝________m/s2(计算结果保留至小数点后两位)。 (2)多次拍照后，按照第(1)问中的方法，分别计算重力加速度，然后取其平均值以减小实验误差。该方法在进行实验时小球________(选填“需要”或“不需要”)从斜槽的同一位置释放；该方法________(选填“能”或“不能”)消除阻力对测量误差的影响。 (3)若实验中，斜槽末端切线不水平，则仅从这一影响因素分析，重力加速度的测量值________(选填“偏大”“偏小”或“没有影响”)。 7．小明学完平抛运动后，尝试利用平抛运动的知识测量家里的弹射器射出弹丸的速度。小明准备了白纸、米尺、复写纸、支架等材料。实验时，先将白纸和复写纸固定在墙上，并用支架将弹射器固定好，装置如图甲所示。接着压缩弹射器朝墙壁发射弹丸，弹丸通过碰撞复写纸，在白纸上留下落点位置。随后将弹射器沿垂直于墙面方向远离墙壁移动，每次移动的距离为0.2 m。通过几次重复实验，挑了一张有4个连续落点痕迹的白纸，如图乙所示。已知重力加速度g＝10 m/s2。 　　　　甲　　　　　　　　　　　乙 (1)(多选)下列实验步骤必要的是________。 A．在安装时，必须确保弹射器水平放置 B．为了减小实验误差，应选用体积小密度大的弹丸 C．每次必须将弹簧压缩至相同位置释放弹丸 D．第一次实验时，需要测量弹射器开口到墙壁的距离 (2)根据测量的数据，可知弹丸离开弹射器的速度大小为________m/s，弹丸打到C点时的速度大小为________m/s。(所有计算结果均保留两位有效数字) 学科网（北京）股份有限公司 $$ 微练93　实验：探究平抛运动的特点 1．解析：(1)由图可知桌子高度为h＝8×10 cm＝80 cm＝0.8 m，根据竖直方向的运动规律有h＝gt2，解得t＝0.4 s。数码相机每秒60帧，所以该同学大约拍到0.4×60帧＝24帧照片。 (2)由图可知，相邻两点的时间间隔相等，设为T，竖直方向，根据Δy＝gT2＝L，解得T＝0.1 s，水平方向2L＝v0T，解得v0＝2.0 m/s。 答案：(1)24　(2)0.1　2.0 2．解析：(1)作出平抛运动的图像进行分析，如图所示。 根据相似三角形，有＝，平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，在水平方向上做匀速直线运动，上图为任意时刻t的图像，则有y＝gt2，x＝v0t，可得Y＝L＝L＝t，式中为定值，则可知小强同学的分析完全正确，投影点在做匀速直线运动，而闪光频率为30 Hz，则可知每两个投影之间的时间间隔为T＝＝ s，利用平均速度的求解方法可得投影点的速度大小为v＝×10-2 m/s≈1.22 m/s。 (2)由Y＝t，得Y＝＝×，解得g≈9.77 m/s2。 答案：(1)1.22　(2)9.77 3．解析：(1)用小锤击打弹性金属片会看到两球同时落地。实验说明，平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动。 (2)小球A做平抛运动，水平方向是匀速直线运动，则平抛运动的初速度大小v0＝＝ m/s＝6 m/s。小球运动到c点时，竖直方向的分速度大小为vy＝＝ m/s＝8 m/s。 答案：(1)平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动　(2)6 m/s　8 m/s 4．解析：(1)只要保证小球每次从同一位置静止释放，到达斜槽末端的速度大小都相同，与实验所用斜槽是否光滑无关，A错误；画轨迹时应舍去误差较大的点，把误差小的点用平滑的曲线连接起来，B错误；求平抛运动初速度时应读取轨迹上离原点较远的点的数据，便于减小读数产生的偶然误差， C正确。 (2)由平抛规律，水平方向做匀速直线运动x0＝v0t，竖直方向做自由落体y0＝gt2，解得v0＝x0。 (3)小球多次从斜槽上同一位置由静止释放是为了保证到达斜槽末端的速度大小都相同，从而能确保多次运动的轨迹相同。 答案：(1)C　 (2)x0　(3)确保多次运动的轨迹相同 5．解析：(1)若O为抛出点，在竖直方向上有y1＝gt，y2＝gt，在水平方向上有L＝v0t1，2L＝v0t2，联立解得＝，v0＝L。 (2)OA与AB的水平距离相等，说明它们的时间间隔Δt相等；竖直方向做自由落体运动，则有Δy＝(y2－y1)－y1＝gΔt2。水平方向做匀速直线运动，则有L＝v0Δt，联立可得v0＝L。 答案：(1)1∶4　L　(2)L 6．解析：(1)由y2－y1＝gT2，T＝，得g＝9.60 m/s2。 (2)本实验要测量重力加速度，应该取不同的抛体运动，小球从斜槽上释放的位置没必要固定。多次测量取其平均值是减小偶然误差，不会减少系统误差，不能消除阻力对误差的影响。 (3)若斜槽末端切线不水平，小球仍然在水平方向做匀速直线运动，竖直方向做匀变速直线运动，对重力加速度的测量没有影响。 答案：(1)9.60　(2)不需要　不能　(3)没有影响 7．解析：(1)要保证每次弹丸都做平抛运动，则必须确保弹射器水平放置，故A符合题意；为了减小实验误差，应选用体积小密度大的弹丸，故B符合题意；为保证弹丸的初速度相同，每次必须将弹簧压缩至相同位置释放弹丸，故C符合题意；第一次实验时，不需要测量弹射器开口到墙壁的距离，故D不符合题意。 (2)由竖直方向上是自由落体运动，则yBC－yAB＝gT2，解得点迹间的时间间隔为T＝ ＝ s＝0.1 s。弹丸离开弹射器的速度大小为v0＝＝ m/s＝2.0 m/s。弹丸刚要打到C点时的竖直方向速度分量大小为vCy＝＝×10-2 m/s＝2.0 m/s，弹丸打到C点时的速度大小为vC＝＝2.8 m/s。 答案：(1)ABC　(2)2.0　2.8 学科网（北京）股份有限公司 $$