第一章 专题强化 实验：探究平抛运动的特点-（配套word）2023-2024学年高一新教材物理必修第二册 【步步高】学习笔记（教科版）

专题强化　实验：探究平抛运动的特点 1．(2023·南通市高一期末)用如图甲所示的装置“探究平抛运动的特点”，M为斜槽，N为水平放置的可上下调节的倾斜挡板。 (1)除了硬背板(含固定支架)、小球、斜槽M、铅垂线、倾斜的挡板N、铅笔、图钉、白纸、复写纸之外，下列器材中还需要的是________。 A．秒表 B．刻度尺 C．天平 D．弹簧测力计 (2)本实验需要选择合适的点作为坐标原点O，建立直角坐标系，下列选项中，原点选择正确的是________________________________________________________________________。 (3)实验中得到的轨迹如图乙，其中O点为平抛运动的起点，重力加速度g取9.8 m/s2，根据图中给出的数据可得小球做平抛运动的初速度v0＝________ m/s。 答案　(1)B　(2)C　(3)1.6 解析　(1)本实验需要刻度尺测量长度，不需要秒表，时间由位移计算，不需要天平和弹簧测力计测量质量和重力，故选B。 (2)小球从斜槽末端位置开始做平抛运动，所以平抛运动的初位置为小球在斜槽末端球心的投影点。故选C。 (3)根据y＝gt2得小球平抛运动的时间为t＝＝ s＝0.2 s，则小球平抛运动的初速度为v0＝＝ m/s＝1.6 m/s。 2．(2023·成都市高一校考)在“研究小球平抛运动”的实验中： (1)如图甲所示的演示实验中，A、B两球同时落地，说明________。 A．平抛运动在竖直方向上为自由落体运动 B．平抛运动的飞行时间只由高度决定 C．平抛运动在水平方向上为匀速直线运动 D．平抛运动的轨迹是一条抛物线 (2)某同学设计了如图乙的实验：将两个斜滑道固定在同一竖直面内，末端水平，滑道2与光滑水平板衔接，把两个质量相等的小钢球，从斜面的同一高度由静止同时释放，观察到两球在水平面相遇，这说明________。 (3)该同学采用频闪照相机拍摄到小球做平抛运动的照片如图丙所示，图中背景正方形方格的边长为L＝4.9 cm，A、B、C是小球的三个位置，取g＝9.80 m/s2，照相机拍摄时每隔________s曝光一次；小球做平抛运动的初速度v0＝________m/s，小球运动到C点时的竖直分速度vCy＝________m/s。 答案　(1)A　(2)平抛运动在水平方向上为匀速直线运动　(3)0.1　1.47　2.94 解析　(1)如题图甲所示的演示实验中，小锤击打弹性金属片，B球水平抛出，同时A球被松开，做自由落体运动，A、B两球同时落地，说明B球在竖直方向上的运动规律与A球相同，即平抛运动在竖直方向上为自由落体运动，A正确，B、C、D错误。 (2)如题图乙所示，把两个质量相等的小钢球，从斜面的同一高度由静止同时释放，观察到两球在水平面相遇，这说明平抛运动在水平方向上为匀速直线运动。 (3)由题图丙可知，小球在竖直方向上有 Δh＝5L－3L＝gT2 解得T＝＝ s＝0.1 s 照相机拍摄时每隔0.1 s曝光一次。 小球在水平方向有Δx＝v0T＝3L v0＝＝ m/s＝1.47 m/s 小球在B点时竖直方向的分速度vBy＝＝ m/s＝1.96 m/s 所以小球在C点时竖直方向的分速度vCy＝vBy＋gT＝1.96 m/s＋9.8×0.1 m/s＝2.94 m/s。 3．(2023·成都市高一期中)在学习完平抛运动一节内容后，某中学的一名同学想利用平抛运动来测量本地的重力加速度，实验装置如图甲所示。为确定平抛运动的轨迹，该同学利用手机连拍功能，根据拍摄的照片，在坐标纸上描出小球在不同时刻的位置，已知手机启动连拍功能时，每秒可以拍摄50张照片。 (1)关于此实验，下列说法正确的一项是________。 A．应保证斜槽轨道末端水平 B．必须保证斜槽轨道光滑 C．实验前应测出小球的质量才能测出重力加速度 D．为减小实验误差，可以选用乒乓球进行实验 (2)该同学在完成某次实验后，根据照片顺序，每5张照片选取一张，然后将选出的照片中小球的位置描到同一张坐标纸中，如图乙为轨迹中截取出来的一部分，根据该图，可求出小球抛出时的水平初速度大小为________m/s，过B点时竖直方向的速度大小为________m/s(第二空保留2位小数)。 (3)可测得，本地的重力加速度大小为________m/s2。 答案　(1)A　(2)2.5　1.17　(3)9.79 解析　(1)为使小球做平抛运动，应保证斜槽轨道末端水平，故A正确；只需保证小球从斜槽同一位置释放，即可保证小球在斜槽轨道末端速度相等，斜槽轨道不必光滑，故B错误；实验前不需要测出小球的质量，故C错误；若选乒乓球，受阻力影响太大，故D错误。 (2)A、B照片间的时间间隔T＝5× s＝0.1 s 小球抛出时的水平初速度大小为v0＝＝×10－2 m/s＝2.5 m/s 过B点时竖直方向的速度大小为vBy＝＝×10－2 m/s≈1.17 m/s (3)根据yBC－yAB＝gT2 本地的重力加速度大小为g＝＝9.79 m/s2。 4．(2022·泸州市高一期末)某物理兴趣小组在做探究平抛运动的特点实验时，使小球做平抛运动，用频闪照相机对准方格背景照相，拍摄到了如图所示的照片，已知每个小方格边长为9.8 cm，当地的重力加速度为g＝9.8 m/s2。 (1)若以拍摄的第“1”点为坐标原点，水平向右和竖直向下为平面直角坐标系坐标轴的正方向，则没有被拍摄到的小球(在图中没有方格的区域内)位置“4”坐标为________[用图中格数表示坐标，例如图中标记为“2”的小球坐标为(2,1)]； (2)该照相机的频闪频率为________ Hz； (3)小球做平抛运动的初速度大小为________ m/s。 答案　(1)(6,6)　(2)10　(3)1.96 解析　(1)小球在水平方向做匀速直线运动，所以相邻两点间的水平距离等于2个小方格的边长，小球在竖直方向做自由落体运动，根据运动学规律可知相邻两次曝光时间内小球的竖直距离之差恒定，为1个小方格的边长，由此可推知小球位置“4”坐标为(6,6)。 (2)设该照相机频闪时间间隔为T，则根据前面分析可得Δy＝L＝gT2，解得T＝0.1 s 所以该照相机的频闪频率f＝＝10 Hz (3)小球做平抛运动的初速度大小为v0＝＝1.96 m/s。 5．(2022·凉山高一期中)某实验小组用频闪照相的方法研究平抛运动。该组同学得到小球运动过程中O、a、b、c四个点，以O为原点，以水平方向为x轴，竖直方向为y轴，其他点的坐标位置如图所示，不计空气阻力。根据图像中的数据可知(g＝10 m/s2)： (1)小球做平抛运动的初速度为________ m/s； (2)小球过b点的速度为________ m/s； (3)小球抛出点的坐标为________。 答案　(1)2.0　(2) (3)(－10 cm，－1.25 cm) 解析　(1)由题图可知a、b、c三点相邻两点间水平距离相同，则相邻两点间的时间间隔相同，均设为T，根据运动学公式有Δy＝ybc－yab＝gT2＝0.1 m 解得T＝0.1 s 所以小球做平抛运动的初速度为v0＝＝2.0 m/s (2)小球在b点的竖直分速度为vby＝＝2.5 m/s 小球过b点的速度为vb＝＝ m/s (3)小球从抛出点到b点所经历的时间为 t＝＝0.25 s 小球抛出点的横坐标为x＝xb－v0t＝－10 cm 纵坐标为y＝yb－gt2＝－1.25 cm 即小球抛出点的坐标为(－10 cm，－1.25 cm)。 6. (2023·绵阳中学高一期中)某学习小组设计如下实验研究平抛运动。如图所示，弯曲轨道AB固定在水平桌面上，在离轨道边缘B不远处有一可移动的竖直平面abcd，平面中心竖直线标有刻度，0刻度线与桌面边缘平齐。以边缘B正下方的O点为原点建立水平x轴。实验时，将竖直平面移动到x轴上某处，从固定立柱处由静止释放体积很小的钢珠，钢珠从B点离开后击中中心竖直线某点，记录刻度值y；改变x，重复实验。 (1)研究平抛运动规律时，下述条件对减小误差没有帮助的是________。 A．弯曲轨道边缘保持水平 B．弯曲轨道尽量光滑 C．保持平面abcd与水平面垂直 (2)如图所示的图像中，能正确反映y与x的关系的是________。 (3)若某次将钢珠从固定立柱处由静止释放，记录钢珠击中中心竖直线的刻度，记为y；将竖直平面向远离B方向平移10.00 cm，再次将钢珠从固定立柱处由静止释放，记录钢珠击中中心竖直线的刻度为y1＝y＋5.02 cm；将竖直平面再向远离B方向平移10.00 cm，让钢珠从固定立柱处由静止释放，记录钢珠击中中心竖直线的刻度为y2＝y＋19.84 cm。钢珠的初速度大小为v0＝______m/s(g取9.8 m/s2，保留两位有效数字)。 (4)若实验过程中平面abcd以相同的角度向左倾斜会使得v0测量值________(选填“偏大”或“偏小”)。 答案　(1)B　(2)C　(3)1.0　(4)偏小 解析　(1)弯曲轨道边缘保持水平，能保证小球离开轨道后做平抛运动，故对减小误差有帮助，A正确，不符合题意；本实验只需要保证每次小球平抛的初速度相同即可，轨道光滑对减小实验误差没有帮助，B错误，符合题意；保持竖直平面abcd与水平面垂直，刻度值y才表示竖直位移，故对减小误差有帮助，C正确，不符合题意。 (2)由平抛运动规律可得x＝v0t，y＝gt2 联立可得y＝x2 可知y与x2成正比，C图像符合题意，故选C。 (3)设钢珠水平运动10 cm的时间为t，则有Δx＝10 cm＝v0t，Δy＝(y2－y1)－(y1－y)＝gt2 联立解得v0＝1.0 m/s (4)由平抛运动的规律可得v0＝x 若实验过程中平面abcd以相同的角度向左倾斜，水平位移相同的情况下，会使竖直位移y的测量值偏大，导致v0的测量值偏小。 7．(2023·成都树德中学高一校考)(1)关于“研究物体平抛运动”的实验，下列说法正确的是________。 A．小球与斜槽之间有摩擦会增大实验误差 B．安装斜槽时其末端切线应水平 C．小球必须每次从斜槽上同一位置由静止开始释放 D．小球在斜槽上释放的位置离斜槽末端的高度尽可能低一些 E．将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行 (2)“研究平抛物体的运动”实验的装置如图甲所示。小球从斜槽上滚下，经过水平槽飞出后做平抛运动。每次都使小球从斜槽上同一位置由静止滚下，在小球运动轨迹的某处用带孔的卡片迎接小球，使小球恰好从孔中央通过而不碰到边缘，然后对准孔中央在白纸上记下一点。通过多次实验，在竖直白纸上记录小球所经过的多个位置，用平滑曲线连起来就得到小球做平抛运动的轨迹。 ①在此实验中，检查斜槽末端是否水平的方法是______________________________ ________________________________________________________________________。 ②如图乙所示是在实验中记录的一段轨迹。已知小球是从原点O水平抛出的，经测量A点的坐标为(40 cm,20 cm)，g取10 m/s2，则小球平抛的初速度v0＝________m/s，B点的横坐标为xB＝60 cm，则B点的纵坐标为yB＝________m。 ③一同学在实验中采用了如下方法：如图丙所示，斜槽末端的正下方为O点。用一块平木板附上复写纸和白纸，竖直立于正对槽口前的O1处，使小球从斜槽上某一位置由静止滚下，小球撞在木板上留下痕迹A。将木板向后平移至O2处，再使小球从斜槽上同一位置由静止滚下，小球撞在木板上留下痕迹B。O、O1间的距离为x1，O、O2间的距离为x2，A、B间的高度差为y。则小球抛出时的初速度v0为________。 A. B. C. D. 答案　(1)BCE　(2)①小球放在斜槽末端任意位置静止不动　②2　0.45　③B 解析　(1)小球与斜槽之间有摩擦，不会增大实验误差，故A错误；研究平抛运动的关键地方是要保证小球能够水平飞出，只有水平飞出时小球才做平抛运动，则安装实验装置时，斜槽末端切线必须水平是为了保证小球飞出时初速度水平，故B正确；由于要记录小球的运动轨迹，必须重复多次，才能画出几个点，因此为了保证每次平抛的轨迹相同，所以要求小球每次从同一高度由静止释放，故C正确；小球释放位置离斜槽末端位置太低，小球平抛的初速度会很小，作图时偶然误差对实验的影响会增大，故D错误；根据平抛运动的特点可知其运动轨迹在竖直平面内，因此在实验前，应使用重垂线调整面板在竖直平面内，即要求木板平面与小球下落的竖直平面平行，故E正确。 (2)①在此实验中，检查斜槽末端是否水平的方法是小球放在斜槽末端任意位置静止不动。 ②小球做平抛运动的时间为t＝＝0.2 s 小球平抛的初速度为v0＝＝ m/s＝2 m/s tB＝＝ s＝0.3 s B点纵坐标为yB＝gtB2＝0.45 m ③根据平抛运动的规律，可知x1＝v0t1，x2＝v0t2 y＝gt22－gt12，联立可解得v0＝，故B正确，A、C、D错误。 8．(2022·成都七中高一阶段练习)图甲是“研究平抛运动”的实验装置，斜槽末端口N与小球Q离地面的高度均为H，实验时，当小球P从斜槽末端飞出与挡片相碰时，立即断开电路使电磁铁释放小球Q，发现两小球同时落地，改变H的大小，重复实验，P、Q仍同时落地。 (1)下列关于实验条件的说法，正确的有________。 A．斜槽轨道末段N端必须水平 B．斜槽轨道必须光滑 C．小球P可以从斜槽上不同的位置无初速度释放 D．小球P每次必须从斜槽上相同的位置无初速度释放 (2)该实验结果可表明________。 A．两小球落地速度的大小相同 B．两小球在空中运动的时间相等 C．小球P在竖直方向的分运动与小球Q的运动相同 D．小球P在水平方向的分运动是匀速直线运动 (3)若用一张印有小方格(小方格的边长为L＝2.5 cm)的纸记录小球P的轨迹，小球平抛运动途中的几个位置如图乙中的a、b、c、d所示，重力加速度g＝10 m/s2。则小球P在b点的瞬时速度的大小为v0＝________ m/s。若以a点为坐标原点，水平向右为x轴，竖直向下为y轴，则抛出点的坐标为________(结果以厘米为单位)。 答案　(1)AC　(2)BC　(3)1.25　(－2.5 cm，－0.312 5 cm) 解析　(1)为了保证小球离开斜槽末端时的初速度的方向沿水平方向，斜槽轨道末段N端必须水平，A正确；斜槽轨道光滑与否对实验没有影响，B错误；这个实验只验证竖直方向是自由落体运动，水平速度无影响，不需要每次水平初速度相同，可以在不同位置释放小球，C正确，D错误。 (2)该实验结果可表明小球P在竖直方向的分运动与小球Q的运动相同，且两小球同时落地，故两小球在空中运动的时间相等，A、D错误，B、C正确。 (3)小球P在竖直方向做自由落体运动，在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向，根据匀变速直线运动的推论可得Δy＝gT2 代入数据解得T＝＝＝ s＝0.05 s 根据公式，可得水平方向的速度为 vx＝＝ m/s＝1 m/s 竖直方向的速度为 vby＝＝ m/s＝0.75 m/s 则小球P在b点的瞬时速度的大小为 v0＝＝1.25 m/s 小球运动到b点的时间为t＝＝ s＝0.075 s 所以，小球运动到b点时，竖直方向的位移为 y＝gt2 解得y＝2.812 5 cm 小球运动到b点时，水平方向的位移为x＝vxt 解得x＝7.5 cm 若以a点为坐标原点，则抛出点的坐标为(－2.5 cm，－0.312 5 cm)。 学科网（北京）股份有限公司 $$