20第四单元 实验5　探究平抛运动的特点-【优化指导】2026年物理一轮复习高中总复习·第1轮（人教浙江专版）

课时提升训练(20)　探究平抛运动的特点 1．(2022·浙江1月卷)在“研究平抛运动”实验中，以小钢球离开轨道末端时球心位置为坐标原点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)。 (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的曲线连接起来 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)根据题目所给信息，小球做平抛运动的初速度大小v0＝________。 A． B． C．x0 D．x0 (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________________ ________________________________________________________。 答案：(1)C　(2)D　(3)确保多次运动的轨迹相同 2．(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________(填选项前的字母)。 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)图甲所示的实验中，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。图乙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)，如图丙所示。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________。 答案：(1)ABD　(2)自由落体　A球相邻两位置水平距离相等 (3)10　(4) 3．用如图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硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后在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)下列实验操作合理的有________。 A．安装斜槽轨道，需使其末端保持水平 B．背板应保持竖直 C．每次钢球需从斜槽同一位置由静止释放 D．每次必须等距离的下降挡板，记录钢球位置 E．钢球在斜槽上释放的位置离斜槽末端的高度尽可能低一些 (2)请在图中选择最合理抛出点位置________(填“甲”“乙”或“丙”)。 (3)在“探究平抛运动水平方向分运动的特点”的实验中，将白纸换成方格纸，每个小方格边长L＝5 cm。实验记录了钢球在运动中的4个点迹，如图所示，则tAB________(填“>”“＝”或“<”)tBC，该钢球做平抛运动的初速度为________m/s。(保留2位有效数字) 答案：(1)ABC　(2)乙　(3)>　2.0 解析：(1)由于平抛运动初速度水平，所以要求斜槽末端水平；因为要记录痕迹点，所以要求背板竖直；每次从斜槽同一位置由静止释放，保证每次小球初速度相等；不必每次等距离的下降挡板，记录钢球位置，这样进行数据统计也不方便；钢球在斜槽上释放的位置离斜槽末端的高度应尽可能高，这样平抛运动效果才明显，A、B、C正确。 (2)题图甲位置设置抛出点，相当于钢球水平方向有速度，竖直方向没速度时就开始记录；图丙相当于钢球竖直方向已经有速度了才开始记录；所以选图乙最合适。 (3)竖直方向有hAB＝hBC，并且水平方向有xAB>xBC，根据平抛运动水平方向做匀速直线运动，可得tAB>tBC，根据图像有，水平方向xAC＝xCD，所以在这两段过程中，运动时间相同，且为连续相等时间，所以竖直方向上有hCD－hAC＝gt2，解得t＝0.1 s，所以钢球经历AD段用时为0.2 s，所以初速度为v0＝＝2.0 m/s。 4．(2022·福建卷)某实验小组利用图甲所示装置验证小球平抛运动的特点。实验时，先将斜槽固定在贴有复写纸和白纸的木板边缘，调节槽口水平并使木板竖直；把小球放在槽口处，用铅笔记下小球在槽口时球心在木板上的水平投影点O，建立xOy坐标系。然后从斜槽上固定的位置释放小球，小球落到挡板上并在白纸上留下印迹。上下调节挡板进行多次实验。实验结束后，测量各印迹中心点O1、O2、O3…的坐标，并填入表格中，计算对应的x2值。 坐标 O1 O2 O3 O4 O5 O6 y/cm 2.95 6.52 9.27 13.20 16.61 19.90 x/cm 5.95 8.81 10.74 12.49 14.05 15.28 x2/cm2 35.4 77.6 115.3 156.0 197.4 233.5 (1)根据上表数据，在图乙给出的坐标纸上补上O4数据点，并绘制y－x2图线。 (2)由y－x2图线可知，小球下落的高度y与水平距离的平方x2成________(填“线性”或“非线性”)关系，由此判断小球下落的轨迹是抛物线。 (3)由y－x2图线求得斜率k，小球平抛运动的初速度表达式为v0＝________(用斜率k和重力加速度g表示)。 (4)该实验得到的y－x2图线常不经过原点，可能的原因是________________________ ________________________________。 答案：(1)见解析　(2)线性　(3)　(4)水平射出点未与O点重合 解析：(1)根据上表数据在坐标纸上描出O4数据点，并绘制y－x2图线如图所示。 (2)由y－x2图线为一条倾斜的直线可知，小球下落的高度y与水平距离的平方x2成线性关系。 (3)根据平抛运动规律可得x＝v0t，y＝gt2 联立可得y＝g()2＝x2 可知y－x2图像的斜率为k＝ 解得小球平抛运动的初速度为v0＝。 (4)y－x2图线是一条直线，但常不经过原点，说明实验中测量的y值偏大或偏小一个定值，这是小球的水平射出点未与O点重合，位于坐标原点O上方或下方所造成的。 5．利用智能手机自带的各种传感器可以完成很多物理实验。某同学利用如图甲所示的实验装置，结合手机的传感器功能测定当地的重力加速度，实验步骤如下： Ⅰ.实验前用游标卡尺测出小球的直径d＝5.00 mm； Ⅱ.实验装置中固定轨道AB的末端水平，在轨道末端安装一光电门，光电门通过数据采集器与计算机相连，测量小球离开轨道时的速度。将小球从轨道的某高度处由静止释放，小球运动一段时间后，打到竖直记录屏MN上，记下落点位置。然后通过手机传感器的测距功能，测量并记录小球做平抛运动的水平距离x和竖直下落距离h； Ⅲ.多次改变屏MN与抛出点B的水平距离x，使小球每次都从轨道的同一位置处由静止释放，重复上述实验，记录多组x、h数据，如下表所示： 实验序号 1 2 3 4 5 x(cm) 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 x2(×10-2m2) 1.00 2.25 4.00 6.25 9.00 h(cm) 4.87 10.95 19.50 30.52 43.91 请根据上述数据，完成下列问题： (1)在图乙所示坐标纸上作出x2－h的图像； (2)若光电计时器记录的平均遮光时间t＝0.005 s，根据上述图像求得当地的重力加速度大小g＝______m/s2(结果保留3位有效数字)； (3)若实验中，每次记录的h值均漏掉了小球的半径，按照上述方法计算出的重力加速度大小与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。 答案：(1)见解析图　(2)9.47　(3)不变 解析：(1)描点作图如图所示。 (2)小球过B点水平抛出的速度为v0＝＝1 m/s x2与h的关系为x2＝ 结合图像可得＝k＝m＝ m 解得g≈9.47 m/s2。 (3)在(2)中k＝＝＝，可知漏掉了小球的半径，不影响重力加速度g的计算，即计算出的重力加速度大小与真实值相比不变。 学科网（北京）股份有限公司 $$