课时检测 第五章 3.实验：探究平抛运动的特点-（配套练习）【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中物理必修第二册（人教版）

3.实验：探究平抛运动的特点 1.自由落体运动　匀速直线运动 解析：用小锤打击弹性金属片，B球就水平飞出，同时A球被松开，做自由落体运动，两球同时落到地面，则说明平抛运动竖直方向做的是自由落体运动；因为观察到的现象是球1落到水平木板上击中球2，可知球1在水平方向上的运动规律与球2相同，即平抛运动在水平方向上做匀速直线运动。 2.（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。 3.（1）球心　需要　（2）AB 解析：（1）因为钢球侧面在白纸上挤压出的痕迹点与球心等高，所以将钢球静置于Q点，钢球的球心对应白纸上的位置即为坐标原点（平抛运动的起始点）；在确定y轴时需要y轴与重垂线平行。 （2）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，因为铅笔笔尖与笔尾受力不同，铅笔将不能保持始终垂直于竖直的白纸板运动而发生倾斜，所以不会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹，故C错误；由平抛运动规律可知，A、B方案可行，故A、B正确。 4.（1）匀速直线　匀速直线运动　（2）1 解析：（1）球B在光滑的水平轨道上所受合外力为零，做匀速直线运动，实验过程中观察到球A正好砸在球B上，由此现象可以得出平抛运动水平方向的分运动为匀速直线运动的结论。 （2）由题图可知，球A竖直方向的位移为y＝0.45 m，且y＝gt2；球A水平方向的位移为x＝0.3 m，且x＝v0t，联立解得v0＝1 m/s，所以球B到达P点时的速度为1 m/s。 5.（1）小球A在竖直方向的分运动是自由落体运动　（2）不变 （3）不需要　（4）3　5 解析：（1）甲实验时，小球A做平抛运动，小球B做自由落体运动，则实验现象是小球A、B同时落地，说明小球A在竖直方向的分运动是自由落体运动。 （2）将A、B球恢复初始状态后，用比较大的力敲击弹性金属片，A球落地点变远，可下落的高度不变， 由自由落体运动下落时间t＝可知，则在空中运动的时间不变。 （3）安装图乙研究平抛运动实验装置时，保证斜槽末端水平，使小球每次都做平抛运动，由于小球每次都是从斜槽上同一位置开始释放，不管斜面是否光滑，在粗糙程度相同时小球到斜槽底端的速度大小相同，因此斜槽不需要光滑。 （4）由题图丙可知，两计数点间，小球在水平方向的位移相等，可知两计数点间的时间间隔相等，小球在竖直方向做自由落体运动，因此由匀变速直线运动的推论Δy＝gT2可得： T＝＝ s＝0.2 s 则小球平抛初速度的大小为v0＝＝ m/s＝3 m/s 小球在y轴方向由匀变速直线运动在某段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，可得小球在B点y轴方向速度的大小为vy＝＝ m/s＝4 m/s 小球在B点速度的大小为vB＝＝ m/s＝5 m/s。 6.（1）D　（2）25　0.80　1.0 解析：（1）在研究小球做平抛运动规律的实验中，并不需要斜槽轨道光滑，只要保证小球做平抛运动即可，斜槽是否光滑对实验没有影响，故A错误；P球不与Q球直接发生碰撞，P球从斜槽上无初速度释放后在斜槽末端只需与挡片相碰就可使电路断开使电磁铁释放Q小球，这个对照实验验证了做平抛运动的小球在竖直方向做自由落体运动，与P、Q两小球的质量无关，故B错误；该实验过程只为验证做平抛运动的小球在竖直方向做自由落体运动，并不是为了得到平抛运动的轨迹，因此不需要保证小球每次做平抛运动的初速度相同，所以P小球可以从斜槽上不同的位置无初速度释放，故C错误，D正确。 （2）平抛运动在竖直方向做自由落体运动，在竖直方向由逐差相等可得： ycd－ybc＝3L－2L＝gT2 解得：T＝0.04 s 根据周期与频率之间的关系可得f＝＝25 Hz 水平方向做匀速直线运动，根据坐标纸中的点迹可得，在水平方向2L＝v0T 解得v0＝0.80 m/s 根据匀变速直线运动中，一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度 可知在c点竖直分速度vcy＝＝1.0 m/s。 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.实验：探究平抛运动的特点 1.（2025·河南周口高一期末）在“研究小球做平抛运动的规律”的实验中： 如图甲所示的实验中，观察到两球同时落地，说明平抛运动在竖直方向做　　　　；如图乙所示的实验：将两个光滑斜轨道固定在同一竖直面内，滑道末端水平，把两个质量相等的小钢球，从斜面的相同高度由静止同时释放，观察到球1落到水平板上并击中球2，这说明平抛运动在水平方向做　　　　。 2.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，当地的重力加速度取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，比如图中标记为“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。 3.用如图所示的装置研究平抛运动。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。由于挡板靠近硬板的一侧较低，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）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“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“不需要”）y轴与重垂线平行。 （2）为了得到平抛物体的运动轨迹，同学们还提出了以下三种方案，其中可行的是　　　　（填选项前字母）。 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 4.如图所示，在竖直板上不同高度处各固定两个完全相同的圆弧轨道，轨道的末端水平，在它们相同的位置上各安装一个电磁铁，两个电磁铁由同一个开关控制，通电后，两电磁铁分别吸住两个相同的小铁球A、B，断开开关，两个小铁球同时开始运动。离开圆弧轨道后，A球做平抛运动，B球进入一个光滑的水平轨道，则： （1）球B在光滑的水平轨道上做　　　　运动；实验过程中观察到球A正好砸在球B上，由此现象可以得出平抛运动水平方向的分运动为　　　的结论。 （2）若两个小球相碰的位置恰好在水平轨道上的P点处，固定在竖直板上的方格纸为正方形小格，每小格的边长均为5 cm，则可算出球B到达P点时的速度为　　　　 m/s。（g取10 m/s2） 5.（2025·海南海口高一期中）某实验小组用如图甲所示的装置研究平抛运动及其特点，他的实验操作是：在小球A、B处于同一高度时，用小锤轻击弹性金属片，使A球水平飞出，同时B球被松开下落。 （1）甲实验的现象是小球A、B同时落地，说明　　　　　　 　　　　　　　； （2）现将A、B球恢复初始状态后，用比较大的力敲击弹性金属片，A球落地点变远，则在空中运动的时间　　　　　　（填“变大”“不变”或“变小”）； （3）安装图乙研究平抛运动实验装置时，保证斜槽末端水平，斜槽　　　　　　（填“需要”或“不需要”）光滑； （4）然后小明用图乙所示方法记录平抛运动的轨迹，由于没有记录抛出点，如图丙所示，数据处理时选择A点为坐标原点（0，0），丙图中小方格的边长均为20 cm，重力加速度g取10 m/s2，则小球平抛初速度的大小为　　　　 m/s，小球在B点速度的大小为　　　　 m/s。 6.（2025·广东广州高一期中）图甲是某种“研究平抛运动”的实验装置，斜槽末端口N与Q小球离地面的高度均为H，实验时，当P小球从斜槽末端与挡片相碰后水平飞出，同时由于电路断开使电磁铁释放Q小球，发现两小球同时落地，改变H大小，重复实验，P、Q仍同时落地。（两球下落过程不发生碰撞） （1）关于实验条件的说法，正确的有　　　　（填选项前字母）。 A.斜槽轨道必须光滑 B.P球的质量必须大于Q球的质量 C.P小球每次必须从斜槽上相同的位置无初速度释放 D.P小球可以从斜槽上不同的位置无初速度释放 （2）在某次实验过程中，将背景换成方格纸，通过频闪摄影的方法拍摄到如图乙所示的小球做平抛运动的照片，小球在平抛运动中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，图中每个小方格的边长为L＝1.6 cm，则频闪相机的拍照频率f＝　　　 Hz，该小球平抛时的速度大小v0＝　　　　 m/s，c点的竖直分速度大小为　　　　 m/s。（结果保留2位有效数字，重力加速度g取10 m/s2） 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $