实验对点训练5 探究平抛运动的特点-【高考DNA解码】2026年高考物理一轮总复习学生用书word

实验对点训练(五)　探究平抛运动的特点 1．某同学利用图(a)所示装置研究平抛运动的规律。实验时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球进行拍摄，频闪仪每隔0.05 s发出一次闪光，某次拍摄后得到的照片如图(b)所示(图中未包括小球刚离开轨道的影像)。图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行，其上每个方格的边长为5 cm。该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图(b)中标出。 完成下列填空：(结果均保留两位有效数字) (1)小球运动到图(b)中位置A时，其速度的水平分量大小为______ m/s，竖直分量大小为______ m/s。 (2)根据图(b)中数据可得，当地重力加速度的大小为________ m/s2。 2．(2025·浙江金华开学检测)如图甲所示，借助该装置用数码相机的连拍功能探究平抛运动的特点，连拍间隔时间相等。图乙是正确操作后得到的连拍照片。 (1)关于该实验，下列做法正确的是________。 A．斜槽的末端必须调成水平状态 B．斜槽必须光滑 C．记录同一条运动轨迹时，小球可以从不同位置释放 (2)在图乙中，以小球在a处时的球心为原点，水平向右为x轴、竖直向下为y轴建立图示坐标系。过d处小球球心的竖直线交x轴于P点。已知当地重力加速度为g。下列说法正确的是________。 A．通过某点的x、y坐标可以求得平抛初速度v0＝x B．小球运动到g点处球心轨迹的切线与x轴交于P点 C．a、b、c、d点相邻两点之间竖直距离之比可能为 1∶2∶3 3．(2023·北京卷)用频闪照相记录平抛小球在不同时刻的位置，探究平抛运动的特点。 (1)关于实验，下列做法正确的是________。 A．选择体积小、质量大的小球 B．借助重垂线确定竖直方向 C．先抛出小球，再打开频闪仪 D．水平抛出小球 (2)图1所示的实验中，A球沿水平方向抛出，同时B球自由落下，借助频闪仪拍摄上述运动过程。图2为某次实验的频闪照片。在误差允许范围内，根据任意时刻A、B两球的竖直高度相同，可判断A球竖直方向做________运动；根据________________________，可判断A球水平方向做匀速直线运动。 (3)某同学使小球从高度为0.8 m的桌面水平飞出，用频闪照相拍摄小球的平抛运动(每秒频闪25次)，最多可以得到小球在空中运动的________个位置。 (4)某同学实验时忘了标记重垂线方向。为解决此问题，他在频闪照片中，以某位置为坐标原点，沿任意两个相互垂直的方向作为x轴和y轴正方向，建立直角坐标系xOy，并测量出另外两个位置的坐标值(x1，y1)、(x2，y2)，如图3所示。根据平抛运动规律，利用运动的合成与分解的方法，可得重垂线方向与y轴间夹角的正切值为________。 4．(2025·贵州铜仁思南中学月考)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、刻度尺、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。 (1)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(计算结果均保留2位有效数字)。 1 / 4 学科网（北京）股份有限公司 $$ 实验对点训练(五) 1．解析：(1)小球做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，因此速度的水平分量大小为v0＝＝ m/s＝1.0 m/s；竖直方向做自由落体运动，根据匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该段位移的平均速度，得小球在A点速度的竖直分量大小为vy＝ cm/s≈2.0 m/s。 (2)由竖直方向为自由落体运动可得g＝，代入数据可得g＝9.7 m/s2。 答案：(1)1.0　2.0　(2)9.7 2．解析：(1)为了确保小球飞出斜槽后做平抛运动，实验中斜槽的末端必须调成水平状态，故A正确；因小球每一次均从斜槽同一位置由静止释放，小球克服阻力做功相同，小球飞出的速度大小相同，斜槽光滑与否对实验没有影响，故B错误；为了确保小球飞出斜槽的速度大小一定，小球每一次均应从斜槽上同一位置由静止释放，故C错误。 (2)若x、y是相对于小球飞出初始位置的坐标，则有x＝v0t，y＝gt2，解得v0＝x，根据题图乙可知，某点的x、y坐标是以小球在a处的球心为原点，而a处的球心并不是小球飞出的初始位置，则平抛初速度不等于x，故A错误；对于平抛运动，以初始位置为原点，令速度与水平方向间的夹角为θ，则有tan θ＝＝＝，即速度的反向延长线通过对应位置水平分位移的中点，由于题图乙中x、y坐标是以小球在a处的球心为原点，而a处的球心并不是小球飞出的初始位置，则小球运动到g点处球心轨迹的切线与x轴不交于P点，故B错误；令小球飞出初始位置到a点的时间为Δt，连拍间隔时间为T，则有yab＝g(T＋Δt)2－gΔt2，ybc＝g(2T＋Δt)2－g(T＋Δt)2，ycd＝g(3T＋Δt)2－g(2T＋Δt)2，当T＝2Δt时，解得yab∶ybc∶ycd＝1∶2∶3，故C正确。 答案：(1)A　(2)C 3．解析：(1)选择体积小、质量大的小球，可以减小实验过程中的相对误差，故A正确；为了准确地画出坐标系，应借助重垂线确定竖直方向，故B正确；实验时，为了得到更多的数据，应该先打开频闪仪，再抛出小球，故C错误；平抛运动的初速度方向与重力方向垂直，所以实验时应水平抛出小球，故D正确。 (2)题图1所示的实验是研究平抛运动竖直方向的运动规律，根据任意时刻A、B两球的竖直高度相同，可判断A球竖直方向做自由落体运动；根据相同时间内水平方向的位移相同，可判断A球水平方向做匀速直线运动。 (3)根据h＝gt2可得： t＝＝ s＝0.4 s 频闪照相每秒频闪25次，则最多可以得到小球在空中运动的位置为n＝0.4×25个＝10个。 (4)设重垂线与y轴间的夹角为θ，根据重垂线方向作出x′轴、y′轴，如图所示： 利用运动的合成与分解，沿x轴方向的加速度为g sin θ，沿y轴方向的加速度为g cos θ。 根据Δx＝aT2得 (x2－x1)－x1＝－g sin θT2 (y2－y1)－y1＝g cos θT2 联立解得tan θ＝ 若x′方向在x轴的右上方 则解得tan θ′＝ 综上可得重垂线方向与y轴间夹角的正切值为。 答案：(1)ABD　(2)自由落体　相同时间内水平方向的位移相同　(3)10　(4) 4．解析：(1)要保证每次弹丸都做平抛运动，则必须确保弹射器水平放置，故A正确；为了减小实验误差，应选用体积小、密度大的弹丸，故B正确；为保证弹丸的初速度相同，每次必须将弹簧压缩至相同位置释放弹丸，故C正确；第一次实验时，不需要测量弹射器开口到墙壁的距离，故D错误。 (2)弹丸在竖直方向上是自由落体运动，有 yBC－yAB＝gT2 解得点迹间的时间间隔为 T＝＝ s＝0.1 s 弹丸离开弹射器的速度大小为 v0＝＝ m/s＝2.0 m/s 弹丸刚打到C点时的竖直方向速度分量大小为 vCy＝＝×10-2 m/s＝2.0 m/s 弹丸打到C点时的速度大小为 vC＝≈2.8 m/s。 答案：(1)ABC　(2)2.0　2.8 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $$