第一章 专题强化 实验：探究平抛运动的特点-（课件PPT+Word教案）【步步高】2024-2025学年高一物理必修第二册教师用书（教科版2019）

专题强化　实验：探究平抛运动的特点 (分值：100分) 1~5题每题12分，6、7题每题20分，共100分 1.(12分)(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)(4分)除了硬背板(含固定支架)、小球、斜槽M、重垂线、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)(4分)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)(4分)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.(12分)(2023·四川内江高一期中)如图所示，在“研究平抛运动”的实验中，可以描绘出小球做平抛运动的轨迹，实验简要步骤如下(g=10 m/s2)： A.让小球多次从同一位置静止释放，在一张印有小方格的纸上记下小球经过的一系列位置，如图中a、b、c、d所示； B.安装好器材，注意斜槽末端切线水平，记下平抛运动的起始点O和过O点的水平线与竖直线； C.取下方格纸，以O为原点，以水平线为x轴，竖直线为y轴建立坐标系，用平滑曲线画出小球做平抛运动的轨迹。 (1)(3分)上述实验步骤的合理顺序是　　　　　　；  (2)(9分)已知图中小方格的边长为10 cm，则小球从a位置运动到c位置所用的时间为　　　　，小球平抛的初速度为　　　　。b点到抛出点的竖直高度为　　　　 cm。  答案　(1)BAC　(2)0.2 s　2 m/s　11.25 解析　(1)先安装器材，再进行实验，最后数据处理，则实验步骤应为BAC。 (2)对ab、bc段有：Δy=gT2，解得T=0.1 s，故tac=2T=0.2 s，v0==2 m/s，vby==1.5 m/s yb==0.112 5 m=11.25 cm。 3.(12分)(2023·四川宜宾高一期末)某物理兴趣小组在探究平抛运动的规律实验时，将小球做平抛运动，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，但照片上有一破损处，已知每个小方格边长9.8 cm，当地的重力加速度为g=9.8 m/s2(结果均保留三位有效数字)。 (1)(8分)若以拍摄的第1个点为坐标原点，水平向右和竖直向下分别为x、y轴正方向，则照片上破损处的小球位置坐标为x=　　　　 cm，y=　　　 cm；  (2)(4分)小球平抛的初速度大小为　　　　　。  答案　(1)58.8　58.8　(2)1.96 m/s 解析　(1)小球在水平方向做匀速运动，相等时间内水平位移相等，故横坐标为x=6l=6×9.8 cm=58.8 cm，竖直方向做自由落体运动，则由Δy=gT2，可知破损处的纵坐标为y=6l=6×9.8 cm=58.8 cm (2)时间间隔T== s=0.1 s 小球的初速度为v0== m/s=1.96 m/s。 4.(12分)(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)(3分)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)(6分)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(保留2位小数)。  (3)(3分)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两点间的时间间隔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。 5.(12分)(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)(4分)小球做平抛运动的初速度大小为　　　　 m/s；  (2)(4分)小球过b点的速度大小为　　　　 m/s；  (3)(4分)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点的速度大小为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.(20分)(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)(5分)研究平抛运动规律时，下列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)(5分)如图所示的图像中，能正确反映y与x的关系的是　　　　。  (3)(5分)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)(5分)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.(20分)(2023·深圳市红岭中学高一期中)在做“研究平抛运动”的实验中，为了确定小球不同时刻在空中所通过的位置，实验时用了如图所示的装置。在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸。将该木板竖直立于水平地面上，使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放。小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A；将木板向远离槽口的方向平移距离x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放。小球撞在木板上得到痕迹B；又将木板再向远离槽口的方向平移距离x，小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，再得到痕迹C，重力加速度为g。请回答以下问题： (1)(8分)每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放的原因是　　　　，  同时需要保证斜槽轨道的末端　　　　。  (2)(8分)根据图上直接测量的物理量，求得小球从A点到B点的时间为t=　　　　，初速度的表达式为v0=　　　　。  (3)(4分)当小球撞在木板上得到痕迹B时，木板距斜槽末端的水平距离d=　　　　(忽略小球半径)。  答案　(1)为了使小球每次平抛时都有相同的初速度　水平　(2)　x　(3) 解析　(1)为了使小球每次平抛时都有相同的初速度，应该每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放。为了使小球做平抛运动，则需要保证斜槽轨道的末端水平。 (2)由题意可知，小球从A点到B点的时间等于小球从B点到C点的时间，竖直方向做自由落体运动，由Δy=y2-y1=gt2 可得小球从A点到B点的时间为t= 水平方向做匀速直线运动，由x=v0t 可得初速度的表达式为v0=x (3)由题意可得，小球在B点时，竖直方向的分速度为vBy==gtB 可得小球开始做平抛运动到B点的时间为tB= 当小球撞在木板上得到痕迹B时，木板距斜槽末端的水平距离为d=v0tB 联立可得d=x··=。 学科网（北京）股份有限公司 $$ DIYIZHANG 第一章 专题强化　实验：探究平 抛运动的特点 1 对一对 答案 1 2 3 4 5 6 7 (1)B　(2)C　(3)1.6 2. (1)BAC　(2)0.2 s　2 m/s　11.25 1. 2 答案 1 2 3 4 5 6 7 3. (1)58.8　58.8　(2)1.96 m/s 4. (1)A　(2)2.5　1.17　(3)9.79 3 答案 1 2 3 4 5 6 7 5. (1)2.0　(2)(3)(-10 cm，-1.25 cm) 6. (1)B　(2)C　(3)1.0　(4)偏小 4 答案 1 2 3 4 5 6 7 7. (1)为了使小球每次平抛时都有相同的初速度　水平　 (2)　x　 (3) 5 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 2 3 4 5 6 7 (1)除了硬背板(含固定支架)、小球、斜槽M、重垂线、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 B 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。 答案 (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　　。  1 2 3 4 5 6 7 C 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。 答案 (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。  1 2 3 4 5 6 7 1.6 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。 答案 2.(2023·四川内江高一期中)如图所示，在“研究平抛运动”的实验中，可以描绘出小球做平抛运动的轨迹，实验简要步骤如下(g=10 m/s2)： A.让小球多次从同一位置静止释放，在一张印有小方格的纸上记下小球经过的一系列位置，如图中a、b、c、d所示； B.安装好器材，注意斜槽末端切线水平，记下平抛 运动的起始点O和过O点的水平线与竖直线； C.取下方格纸，以O为原点，以水平线为x轴，竖直线为y轴建立坐标系，用平滑曲线画出小球做平抛运动的轨迹。 (1)上述实验步骤的合理顺序是　　　；  1 2 3 4 5 6 7 BAC 答案 1 2 3 4 5 6 7 先安装器材，再进行实验，最后数据处理，则实验步骤应为BAC。 答案 (2)已知图中小方格的边长为10 cm，则小球从a位置运动到c位置所用的时间为　　　　，小球平抛的初速度为　　　　。b点到抛出点的竖直高度为　　　　 cm。  1 2 3 4 5 6 7 0.2 s 2 m/s 11.25 对ab、bc段有：Δy=gT2，解得T=0.1 s，故tac=2T=0.2 s，v0==2 m/s，vby==1.5 m/s yb==0.112 5 m=11.25 cm。 答案 3.(2023·四川宜宾高一期末)某物理兴趣小组在探究平抛运动的规律实验时，将小球做平抛运动，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，但照片上有一破损处，已知每个小方格边长9.8 cm，当地的重力加速度为g=9.8 m/s2(结果均保留三位有效数字)。 1 2 3 4 5 6 7 (1)若以拍摄的第1个点为坐标原点，水平向右和竖直向下分别为x、y轴正方向，则照片上破损处的小球位置坐标为x=　　　 cm，y=　　　 cm；  58.8 58.8 答案 1 2 3 4 5 6 7 小球在水平方向做匀速运动，相等时间内水平位移相等，故横坐标为x=6l=6×9.8 cm=58.8 cm，竖直方向做自由落体运动，则由Δy=gT2，可知破损处的纵坐标为y=6l=6×9.8 cm=58.8 cm 答案 (2)小球平抛的初速度大小为　　　　　。  1 2 3 4 5 6 7 1.96 m/s 时间间隔T== s=0.1 s 小球的初速度为v0== m/s=1.96 m/s。 答案 4.(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 2 3 4 5 6 7 (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 A 答案 1 2 3 4 5 6 7 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。 答案 (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 1 2 3 4 5 6 7 2.5 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(保留2位小数)。  1.17 答案 1 2 3 4 5 6 7 A、B两点间的时间间隔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 答案 (3)可测得，本地的重力加速度大小为　　　　m/s2。  1 2 3 4 5 6 7 9.79 根据yBC-yAB=gT2 本地的重力加速度大小为g==9.79 m/s2。 答案 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 2 3 4 5 6 7 (1)小球做平抛运动的初速度大小为　　　　 m/s；  2.0 答案 1 2 3 4 5 6 7 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 答案 1 2 3 4 5 6 7 (2)小球过b点的速度大小为　　　　 m/s；  小球在b点的竖直分速度为vby==2.5 m/s 小球过b点的速度大小为vb== m/s 答案 1 2 3 4 5 6 7 (3)小球抛出点的坐标为　　　　　　　　　　。  (-10 cm，-1.25 cm) 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)。 答案 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 2 3 4 5 6 7 答案 (1)研究平抛运动规律时，下列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  1 2 3 4 5 6 7 B 答案 1 2 3 4 5 6 7 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。 答案 1 2 3 4 5 6 7 (2)如图所示的图像中，能正确反映y与x的关系的是　　　　。  C 答案 1 2 3 4 5 6 7 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。 答案 1 2 3 4 5 6 7 (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)。  1.0 答案 1 2 3 4 5 6 7 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。 答案 1 2 3 4 5 6 7 (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”)。  偏小 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。 答案 7.(2023·深圳市红岭中学高一期中)在做“研究平抛运动” 的实验中，为了确定小球不同时刻在空中所通过的位置， 实验时用了如图所示的装置。在一块平整的木板表面钉 上白纸和复写纸。将该木板竖直立于水平地面上，使小 球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放。小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A；将木板向远离槽口的方向平移距离x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放。小球撞在木板上得到痕迹B；又将木板再向远离槽口的方向平移距离x，小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，再得到痕迹C，重力加速度为g。请回答以下问题： 1 2 3 4 5 6 7 答案 (1)每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　，  同时需要保证斜槽轨道的末端　　。  1 2 3 4 5 6 7 为了使小球每次平抛时都有相同的初速度 水平 为了使小球每次平抛时都有相同的初速度，应该每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放。为了使小球做平抛运动，则需要保证斜槽轨道的末端水平。 答案 (2)根据图上直接测量的物理量，求得小球从A点到B点的时间为t=　　　，初速度的表达式为v0=　　　　。  1 2 3 4 5 6 7 x 答案 1 2 3 4 5 6 7 由题意可知，小球从A点到B点的时间等于小球从B点到C点的时间，竖直方向做自由落体运动，由Δy=y2-y1=gt2 可得小球从A点到B点的时间为t= 水平方向做匀速直线运动，由x=v0t 可得初速度的表达式为v0=x 答案 (3)当小球撞在木板上得到痕迹B时，木板距斜槽末端的水平距离d=　　　　(忽略小球半径)。  1 2 3 4 5 6 7 答案 1 2 3 4 5 6 7 由题意可得，小球在B点时，竖直方向的分速度为vBy==gtB 可得小球开始做平抛运动到B点的时间为tB= 当小球撞在木板上得到痕迹B时，木板距斜槽末端的水平距离为d=v0tB 联立可得d=x··=。 答案 BENKEJIESHU 本课结束 $$