内容正文:
好不离开挡板.已知重力加速度大小为g,
sin37°=0.6,cos37°=0.8.
(1)求弹簧的劲度系数;
(2)若小车缓慢向右运动34L
距离时,轻绳突
然断开,求此时B的加速度;
(3)若小车从图示位置以 gL 的速度向右匀
速运动,求小车位移大小为3
4L
时B的速率.
(2023·江苏卷)达·芬奇的手稿中描述了这
样一个实验:一个罐子在空中沿水平直线向
右做匀加速运动,沿途连续漏出沙子.若不计
空气阻力,则下列图中能反映空中沙子排列
的几何图形是 ( )
必刷题三 实验:探究平抛运动的特点
一、实验步骤(以斜面斜槽法为例)
1.按实验原理图甲所示安装实验装置,使斜槽
末端水平.
2.以水平槽末端端口上小球球心位置为坐标原
点O,过O点画出竖直的y 轴和水平的x 轴.
3.使小球从斜槽上同一位置由静止滚下,把笔
尖放在小球可能经过的位置上,如果小球运
动中碰到笔尖,就用铅笔在该位置画上一点.
用同样方法,在小球运动路线上描下若干点.
4.将白纸从木板上取下,从O 点开始连接画出
的若干点描出一条平滑的曲线,如实验原理
图乙所示.
二、数据收集与分析
1.判断平抛运动的轨迹是否为抛物线:
在x轴上作出等距离的几个点A1、A2、A3…
向下作垂线,垂线与抛体轨迹的交点记为 M1、
M2、M3…用刻度尺测量各点的坐标(x,y).
(1)代数计算法:将某点(如M3点)的坐标(x,
y)代入y=ax2求出常数a,再将其他点的坐标
代入此关系式看看等式是否成立,若等式对各
点的坐标都近似成立,则说明所描绘得出的曲
线为抛物线.
(2)图像法:建立y-x2 坐标系,根据所测量
的各个点的x坐标值计算出对应的x2 值,在
坐标系中描点,连接各点看是否在一条直线上,
若大致在一条直线上,则说明平抛运动的轨迹
是抛物线.
2.计算初速度:在小球平抛运动轨迹上选取分
布均匀的六个点———A、B、C、D、E、F,用刻度
尺、三角板测出它们的坐标(x,y),并记录.
三、误差分析
1.实验原理不完善造成系统误差:
(1)安装斜槽时,其末端切线不水平,导致小
球离开斜槽后不做平抛运动.
(2)小球每次自由滚下时起始位置不完全相
同,导致轨迹出现误差.
·5·
|第一部分 收官之作·完胜上一学期|
2.测量、操作不够准确造成偶然误差:
(1)建立坐标系时,坐标原点的位置确定不准
确,导致轨迹上各点的坐标不准确.
(2)确定小球运动的位置时不准确,会导致
误差.
(3)量取轨迹上各点坐标时不准确,会导致误差.
【例】 某同学采用频闪照相法研究平抛运动图
甲.图乙为小球做平抛运动时所拍摄的闪光
照片的一部分,小方格的边长为5cm,则A、B
两点之间的时间间隔是 s,小球的初
速度大小为 m/s,小球在B 点时的瞬
时速度大小为 m/s,以A 点为坐标原
点,建立直角坐标系,水平向右为x 轴正方
向,竖直向下为y轴正方向,则抛出点的坐标
为 .(g=10m/s2)
【解析】 小 球 在 竖 直 方 向 上 做 自 由 落 体 运
动,根据 逐 差 公 式 可 得hBC -hAB =gT2=
2l,解得 T= 2lg =
2×0.05
10 s=0.1s
,B 点
为竖直位移AC 的中间时刻,故vBy=
8l
2T=
8×0.05
2×0.1 m
/s=2m/s,小球在水平方向上做
匀速 直 线 运 动,故 平 抛 初 速 度 v0=
3l
T =
3×0.05
0.1 m
/s=1.5m/s;所以小球在B 点的
瞬时速度为vB= v2By+v20= 1.52+22 m/s
=2.5m/s;从抛出点到B 的时间为t=
vBy
g =
2
10s=0.2s
;从抛出点到B 点的水平位移为
x=v0t=1.5×0.2=0.3m=30cm;故从抛
出点到B 点的竖直位移为y=12gt
2=12×10
×0.22m=0.2m=20cm;因 AB 的水平位
移为x'=15cm,而竖直位移为y'=15cm,所
以,抛出点坐标为:(-15cm,-5cm).
【答案】 0.1 1.5 2.5 (-15cm,-5cm)
1.实验的基本思想:用描迹法(或喷水法或频闪
照相法)得到物体平抛运动的轨迹.
2.实验原理:
使小球做平抛运动,利用描迹法描绘小球的运
动轨迹,建立坐标系,测出轨迹曲线上某一点的
坐标x和y,由公式:x=v0t和y=
1
2gt
2,可得
v0=x g2y.
知识点1 平抛运动
1.关于抛体运动,下列说法正确的是 ( )
A.将物体以某一初速度抛出后的运动
B.将物体以某一初速度抛出,只在重力作用
下的运动
C.将物体以某一初速度抛出,满足合外力为
零的条件下的运动
D.将物体以某一初速度抛出,满足除重力外
其他力的合力为零的条件下的直线运动
2.歼轰-7“飞豹”,是由我国于80年代开始自
行设计研制的中型战斗轰炸机,主要装备于
海军航空兵,用于执行反舰、反潜等任务,保
卫祖国美丽而广阔的海域.从水平飞行的歼
轰-7上投下的炸弹,在不考虑空气阻力的情
况下可以看作做平抛运动,则关于炸弹的运
动,以下说法正确的是 ( )
A.离开轰炸机后,其速度和加速度都随时间
的增加而增大
B.其运动是变加速运动
C.其水平方向的速度逐渐增大
D.其仅受重力的作用,所以加速度保持不变
知识点2 实验:研究平抛运动的特点
3.为了探究平抛运动的规律.
老师做了如图所示演示实
验,来说明平抛运动的竖直
分运动是自由落体运动,小
锤打击弹性金属片,A球水
平抛出,同时B球被松开自
由下落.关于该实验,下列
说法正确的有 ( )
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|假日必刷题·物理|
A.所用两球的质量必须相等
B.只做一次实验发现两球同时落地,即可以
得到实验结论
C.应改变装置的高度多次实验
D.本实验也能说明 A球在水平方向上做匀
速直线运动
4.如图所示,若两个金属小球通过电磁铁控制,同
时沿相同斜槽轨道运动,水平出去后,一个在空
中做平抛运动,一个沿水平轨道做匀速直线运
动(阻力可忽略).改变两个斜槽轨道的高度差,
进行多次实验可以发现两个小球总是会在水平
轨道上相撞.这个实验说明 ( )
A.平抛运动在水平方向做匀速运动
B.平抛运动在竖直方向做自由落体
C.能同时说明上述两条规律
D.不能说明上述规律中的任何一条
知识点3 利用描点法研究平抛运动
5.某同学利用如图所示的实验
装置,进行“研究平抛运动的
特点”实验.
(1)实验需要用到的测量工
具有 ;
A.秒表 B.打点计时器
C.刻度尺 D.天平
(2)实验中,为了求平抛物体的初速度,需直
接测的数据有 ;
A.小球开始滚下的高度
B.小球在空中飞行的时间
C.运动轨迹上某点P 的水平坐标
D.运动轨迹上某点P 的竖直坐标
(3)下列哪些因素会使实验的误差增大
;
A.小球与斜槽之间有摩擦
B.安装斜槽时其末端不水平
C.建立坐标系时,以斜槽末端端口位置为坐
标原点
D.根据曲线计算平
抛运动的初速度
时,在曲线上取作
计算的点离点 O
较远
(4)实验中,记录了
如图所示 的 一 段 轨
迹ABC.已知物体是由原点O 水平抛出的,C
点的坐标为(60,45),则平抛物体的初速度为
v0= m/s,物体经过B点时的速度vB 的
大小为vB= m/s.(取g=10m/s2)
6.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.
(1)下列实验条件必须满足的有 .
A.斜槽轨道光滑
B.斜槽轨道末段水平
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.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”或者“球心”)对应白纸
上的位置即为原点:在确定y轴时 (选
填“需要”或者“不需要”)y轴与重垂线平行.
(3)为了得到平抛物体的运动轨道,同学们还提
出了以下三种方案,其中可行的是 .
A.从细管水平喷出稳定的细水柱,拍摄照片,
即可得到平抛运动轨迹
B.用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在
不同时刻的位置,平滑连接各位置,即可得
到平抛运动轨迹
C.将铅笔垂直于竖直的白纸板放置,笔尖紧
靠白纸板,铅笔以一定初速度水平抛出,将
会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹
7.试根据平抛运动原理设计
“测量弹射器弹丸出射初
速度”的实验方案,提供的
实验器材为弹射器(含弹
丸,如图所示)、铁架台(带有夹具)、米尺.
(1)画出实验示意图 ;
(2)在安装弹射器时应注意 ;
(3)实验中需要测量的量(并在示意图中用字
母标出)为 ;
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|第一部分 收官之作·完胜上一学期|
(4)由于弹射器每次射出的弹丸初速度不可
能完全相等,在实验中应采取的方法是
;
(5)计算公式为 .
8.图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图.
(1)实验前应对实验装置反复调节,直到斜槽
末端切线 .每次让小球从同一位置
由静止释放,是为了每次平抛 .
(2)图乙是正确实验取得的数据,其中O 为抛
出点,则此小球做平抛运动的初速度为
m/s(g取9.8m/s2).
(3)在另一次实验中将白纸换成方格纸,每个
格子的边长L=5cm,通过实验,记录了小球
在运动途中的三个位置,如图丙所示,则该小
球做平抛运动的初速度为 m/s,B点的
竖直分速度为 m/s.(g取10m/s2)
(2024·山东省临沂一中一模)某实验小组的同
学利用如图甲所示的实验装置“研究平抛物体
运动”,通过描点画出平抛小球的运动轨迹.
(1)以下实验过程的一些做法,其中合理的有
.
A.安装斜槽轨道,使其末端保持水平
B.每次小球释放的初始位置可以任意选择
C.每次小球应从同一高度由静止释放
D.为描出小球的运动轨迹描绘的点可以用折
线连接
(2)实验得到平抛小球的运动轨迹,在轨迹上
取一些点,以平抛起点O 为坐标原点,测量它
们的水平坐标x 和竖直坐标y,如图所示的
y-x2图像能说明平抛小球的运动轨迹为抛
物线的是 .
(3)某同学在做平抛运动实验时得到了如图
乙所示的运动轨迹,a、b、c三点的位置在运动
轨迹上已标出,则:
①小球做平抛运动的初速度为 m/s
(g取10m/s2).
②小球抛出点的位置坐标为x=
cm,y= cm.
必刷题四 抛体运动规律
1.平抛运动的规律:
(1)运动时间t= 2hg
,即平抛物体在空中的运动
时间仅取决于下落的高度,与初速度v0无关.
(2)落地的水平距离x=v0
2h
g
,即水平距离与初
速度v0和下落高度h有关,与其他因素无关.
(3)落地速度vt= v20+2gh,即落地速度也只
与初速度v0和下落高度h有关.
(4)做平抛(或类平抛)运动的物体在任意时
刻、任意位置处,设其末速度方向与水平方向
的夹角为θ,位移与水平方向的夹角为α,则有
tanθ=2tanα.
2.平抛运动解题三类突破口:
(1)若水平位移、水平速度已知,可应用x=v0t
列式,作为求解问题的突破口.
(2)若竖直高度或竖直分速度已知,可应用
y=12gt
2或vy=gt列式,作为求解问题的突
破口.
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|假日必刷题·物理|
6.BC AB.根据运动的合成与分解得v船 = vcosθ
故A错误,B正确;
CD.对小船受力分析有Fcosθ-Ff=ma
解得F=ma+Ffcosθ
故C正确,D错误;故选BC.
【刷综合题】
7.【解析】 (1)小船从A 点运动到B 点的过程中阻力做功
Wf=-fd
(2)小船从A 点运动到B 点,电动机牵引缆绳对小船做
功W=Pt
由动能定理有W+Wf=
1
2mv
2
1-
1
2mv
2
0
以上三式联立解得v1= v20+
2 Pt-fd
m
(3)小船运动到B 点时,由运动的分解可知
v2=v1cosθ= v20+
2 Pt-fd
m cosθ
【答案】 (1)-fd;(2) v20+
2(Pt-fd)
m
;
(3) v20+
2(Pt-fd)
m cosθ
8.【解析】 (1)系统静止时,对B分析可得
mgsin37°=kx1
解得x1=
mgsin37°
k
小车向右移动到3
4L
时,对A分析可得2mgsin37°=kx2
解得x2=
2mgsin37°
k
分析题意可得x1+x2= L2+
3
4L
2
-L=14L
解得k=36mg5L
(2)当小车缓慢向右运动34L
距离时,若轻绳突然断开,
绳子拉力减为0,此时对物体B受力分析,得出合力为
F=mgsin37°+kx2=3mgsin37°
根据牛顿第二定律得B的加速度为a=Fm =1.8g
方向沿斜面向下
(3)若小车以 gL的速度向右匀速运动,设小车向右移
动3
4L
时,轻绳与水平面成θ角,
则由几何知识可得cosθ=35
由运动和合成与分解可得vB=v车cosθ=
3
5 gL
【答案】 (1)k=36mg5L
;(2)1.8g,方向沿斜面向下;
(3)35 gL
【刷高考题】
D 罐子在空中沿水平直线向右做匀加速运动,在时间
Δt内水平方向增加量aΔt2,竖直方向做自由落体运动,
在时间Δt增加gΔt2;说明水平方向位移增加量与竖直
方向位移增加量比值一定,则连线的倾角就是一定的.
故选D.
必刷题三 实验:探究平抛运动的特点
【刷基础题】
1.B 抛体运动指的是物体只在重力作用下,以某一初速
度抛出的运动,故选项B正确,ACD错误;故选B.
2.D AD.平抛运动的加速度是重力加速度,保持不变,是
匀变速运动,离开轰炸机的炸弹速度随时间的增加而增
大,加速度不变,故 A错误,D正确;B.平抛运动是匀变
速曲线运动,故B错误;C.平抛运动水平方向上做匀速
直线运动,速度不变,故C错误.故选D.
3.C 小锤打击弹性金属片,A球水平抛出,同时B球被松
开自由下落,两球同时落地,可知平抛运动在竖直方向
上做自由落体运动,不能得出水平方向上的运动规律,
实验时应改变装置的高度进行多次实验,且下落的快慢
与小球的质量无关.故选C.
4.A 改变高度度差,都能相撞,可以说明两个小球水平方
向运动状态相同,也就是平抛运动水平方向是匀速直线
运动,不能说明竖直方向的运动情 况,A正 确,BCD错
误.故选A.
5.【解析】 (1)在做“研究平抛物体的运动”实验时,下列
器材中还需要刻度尺来确定长度,时间可以根据竖直高
度求出,不需要秒表和打点计时器,对于质量在等式两
边可以相约去,因此也不需要天平.故C正确,ABD错
误.故选C.
(2)要求初速度,则需知道小球从原点到某时刻的水平
位移x,及从原点到该时刻的竖直位移y,即运动轨迹上
某点P 的水平坐标和竖直坐标.竖直方向做自由落体运
动,有y=12gt
2
解得t= 2hg
水平方向做匀速运动,则有v0=
x
t =x
g
2h
故为了求平抛物体的初速度,需直接测量的数据有运动
轨迹上某点P 的水平坐标和运动轨迹上某点P 的竖直
坐标.所以CD正确,AB错误.故选CD.
(3)A.小球与斜槽之间有摩擦力不影响实验的误差,只
要保证小球从同一位置由静止释放,使得平抛运动的初
速度相同,故A错误;B.安装斜槽时末端不水平,会导致
初速度不水平,使得误差增大,故B正确;C.建立坐标系
时,应该以小球在斜槽末端在竖直板上球心的投影为坐
标原点,以末端端口位置为坐标原点使得误差增大,故C
正确;D.为了减小测量的误差,在曲线上所取的计算点
离原点远一些.所以不会增大误差,故D错误.故选BC.
(4)根据Δy=gT2
得T= Δyg = 0.015s≈0.12s
则初速度v0=
x
T =
0.2
0.12m
/s≈1.67m/s
[5]B 点在竖直方向上分速度
vyB=
yAC
2T=
0.45-0.15
0.24 m
/s=1.25m/s
则B 点的速度为vB= v20+v2yB≈2.08m/s
【答案】 (1)C (2)CD (3)BC (4)1.67 2.08
6.【解析】 (1)AB.为了能画出平抛运动轨迹,首先保证小
球做的是平抛运动,所以斜槽轨道不一定要光滑,但必
须是水平的,故A错误,B正确;C.挡板只要能记录下小
球下落在不同高度时的不同的位置即可,不需要等间距
变化,故C错误;D.只有让小球每次从同一位置静止释
放,这样才能找到同一运动轨迹上的几个点,故D正确;
故选择BD.
·06·
|假日必刷题·物理|
(2)小球在运动中记录下的是其球心的位置,故抛出点
也应是小球静止于Q 点时球心的位置,故应以球心在白
纸上的位置为坐标原点;小球在竖直方向为自由落体运
动,故y轴必须保证与重垂线平行;
(3)A.从细管水平喷出稳定的细水柱,拍摄照片,即可得
到平抛运动轨迹,此方案是可行的;B.用频闪照相在同
一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置,平滑连接各
位置,即可得到平抛运动轨迹,此方案是可行的;C.将铅
笔垂直于竖直的白纸板放置,笔尖紧靠白纸板,铅笔以
一定初速度水平抛出,由于铅笔和纸之间没有压力,故
不会形成运动轨迹,故C不可行;故选AB.
【答案】 (1)BD (2)球心 需要 (3)AB
【刷综合题】
7.【解析】 (1)实验示意图;
(2)本 题 小 球 被 抛 出 后 应 做
平抛运动才能测定小球的初
速度,故 小 球 飞 出 时 的 速 度
应为水 平,即 弹 射 器 末 端 应
保持水平;
(3)设 弹 丸 抛 出 点 的 高 度 为
y,水平射程为x,弹丸做平抛
运动x=v0t;y=
1
2gt
2,联立 解 得:其 计 算 公 式 为v0=
x g2y
,则要测量的物理量是:弹丸从弹出到落地水平位
移为x,下落高度y;
(4)由于 弹 射 器 每 次 射 出 的 弹 丸 初 速 度 不 可 能 完 全 相
等,在实验中应采取的方法是:在不改变高度y 的情况
下,进行多次实验,测量水平射程x,得出水平射程x 的
平均值,以减小误差.
【答案】 (1)如图;
(2)保持弹射器水平
(3)弹丸从弹出到落地水平位移为x,下落高度y
(4)多次实验,求平均值
(5)v0=x g2y
8.【解析】 (1)实验前应对实验装置反复调节,直到斜槽
末端切线水平,目的是保证小球的初速度水平,从而做
平抛运动,每次让小球从同一位置由静止释放,是为了
每次平抛初 速 度 相 同,从 而 保 证 画 出 的 为 一 条 抛 物 线
轨迹.
(2)根据y=12gt
2,得t= 2yg =
2×0.196
9.8 s=0.2s
,
则小球平抛运动的初速度为
v0=
x
t =
0.32
0.2 m
/s=1.6m/s.
(3)在竖直方向上,根据Δy=2L=gT2,则T=0.1s.
则小球平抛运动的初速度为v0=
3L
T =1.5m
/s,
B 点的竖直分速度为vyB=
hAC
2T=2.0m
/s.
【答案】 (1)水平 初速度相同 (2)1.6 (3)1.5 2.0
【刷模考题】
【解析】 (1)为了保证小球初速度水平,安装斜槽轨道
时使其末端保持水平,故 A正确;为了保证小球每次平
抛运动的初速度相等,让小球每次从斜槽的同一位置由
静止释放,故B错误,C正确;为描出小球的运动轨迹描
绘的点用平滑曲线连接,故D错误.
(2)根据y=12gt
2,x=v0t,得y=
1
2g
x2
v20
,可知y-x2 图
像是过原点的倾斜直线,故选C.
(3)①根据Δy=gT2,得T= Δyg =
0.20-0.10
10 s=0.1s.
则平抛运动的初速度v0=
x
T =
0.2
0.1m
/s=2m/s.
②b点的竖直分速度vyb=
yac
2T =
0.3
0.2m
/s=1.5m/s.
则抛出点到b点的时间t=vybg =
1.5
10s=0.15s.
抛出点到b点的水平位移
xb=v0t=2×0.15m=0.3m=30cm.
抛出点的横坐标x=20-30cm=-10cm.
抛出点到b点的纵坐标yb=
1
2gt
2=12×10×0.15
2 m
=0.1125m=11.25cm.
抛出点的纵坐标y=10-11.25cm=-1.25cm.
【答案】 (1)AC (2)C (3)①2 ②-10 -1.25
必刷题四 抛体运动规律
【刷基础题】
1.C 小球在水平方向做匀速直线运动,在竖直方向做自
由落体运动.三个小球抛出点的高度相同,所以落地时
间相同,由题图可知落到C 点的球水平位移最大,所以
其初速度最大,故C正确.故选C.
2.C 因为平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,竖直
方向上做自由落体运动,水平分速度不变,所以速度的
变化量等于竖直方向上速度的变化量,根据Δv=gΔt,几
段相等时间内速度变化相同,故C项正确,ABD三项错
误.故选C.
3.D 物体做平抛运动,我们可以把平抛运动分解为水平
方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动来求
解,两个方向运动的时间相等.由题意知道,物体垂直打
在斜面上,末速度与斜面垂直,也就是说末速度与竖直
方向的夹角等于斜面倾角θ,则有:tanθ=v0vy
=
v0
gt
则下落高度与水平射程之比为:
y
x =
1
2gt
2
v0t
=gt
2
2v0t
= 12tanθ
所以D选项正确;故选D.
4.A A.小石子扔出后做平抛运动,根据AOsin30°=12gt
2
解得t=2s
根据AOcos30°=v0t
则石块不落入水中的最大速度v0=10 3m/s
即v0=10 3m/s,则石子刚好落在水面与大坝的交点,
A正确;
B.因v0=5 3m/s<10 3m/s,则小石子会落在大坝上,
所以落在大坝上时位移夹角为30°,则tan30°=
1
2gt
2
2
v0t2
解得t2=1s
·16·
|参考答案|