2025优化设计一轮第5讲　实验 探究平抛运动的特点

第5讲实验:探究平抛运动的特点1.用如图甲、乙所示的两种装置来分析平抛运动。(1)图甲中用小锤击打弹性金属片C,球A沿水平方向飞出后做平抛运动,与此同时,与球A相同的球B被松开做自由落体运动;改变实验装置离地面的高度,多次实验,两球总是(选填“同时”“A先B后”或“B先A后”)落地,这说明做平抛运动的球A在竖直方向上做(选填“自由落体运动”或“竖直下抛运动”)。

(2)图乙中,M、N是两个完全相同的轨道,轨道末端都与水平方向相切,其中,轨道N的末端与光滑水平面相切,轨道M通过支架固定在轨道N的正上方。将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上,同时切断电源,使两球以相同的初速度v0同时通过轨道M、N的末端,发现两球(选填“同时”或“先后”)到达E处,发生碰撞。改变轨道M在轨道N上方的高度,再进行实验,结果两球也总是发生碰撞,这说明做平抛运动的P球在水平方向上的运动情况与Q球(选填“相同”或“不同”),为(选填“匀速直线运动”或“匀加速直线运动”)。

2.(2023浙江6月选考)在“探究平抛运动的特点”实验中(1)用图甲装置进行探究,下列说法正确的是。

A.只能探究平抛运动水平分运动的特点B.需改变小锤击打的力度,多次重复实验C.能同时探究平抛运动水平、竖直分运动的特点(2)用图乙装置进行实验,下列说法正确的是。

A.斜槽轨道M必须光滑且其末端水平B.上下调节挡板N时必须每次等间距移动C.小钢球从斜槽M上同一位置由静止滚下(3)用图丙装置进行实验,竖直挡板上附有复写纸和白纸,可以记下钢球撞击挡板时的点迹。实验时竖直挡板初始位置紧靠斜槽末端,钢球从斜槽上P点由静止滚下,撞击挡板留下点迹0,将挡板依次水平向右移动x,重复实验,挡板上留下点迹1、2、3、4。以点迹0为坐标原点,竖直向下建立坐标轴y,各点迹坐标值分别为y1、y2、y3、y4。测得钢球直径为d,则钢球平抛初速度v0为。

A.xB.xC.3D.43.某实验小组利用图甲所示装置测定平抛运动的初速度。把白纸和复写纸叠放一起固定在竖直木板上,在桌面上固定一个斜面,斜面的底边ab与桌子边缘及木板均平行。每次改变木板和桌边之间的距离,让钢球从斜面顶端同一位置滚下,通过碰撞复写纸,在白纸上记录钢球的落点。甲(1)为了正确完成实验,以下做法必要的是。

A.实验时应保持桌面水平B.每次应使钢球从静止开始释放C.使斜面的底边ab与桌边重合D.选择对钢球摩擦力尽可能小的斜面(2)实验小组每次将木板向远离桌子的方向移动0.2m,在白纸上记录了钢球的4个落点,相邻两点之间的距离依次为15.0cm、25.0cm、35.0cm,示意图如图乙所示。重力加速度g取10m/s2,钢球平抛的初速度为m/s。

乙(3)图甲装置中,木板上悬挂一条铅垂线,其作用是。

4.(2021全国乙卷)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0.05s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5cm。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。图(a)图(b)完成下列填空:(结果均保留2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。

5.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为拋出点,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,每小格的边长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,则该小球做平拋运动的初速度为m/s,B点的竖直分速度为m/s。(g取10m/s2)

6.(2023浙江十校联考)图甲是研究平抛运动的实验装置,图乙是小球做平抛运动的部分频闪照片。(1)以下是关于本实验的一些做法,其中合理的选项有。

A.小球运动时不应与背板上的坐标纸相接触B.斜槽轨道必须选用光滑的C.斜槽轨道末端切线须调整水平(2)图乙的频闪照片上总共记录了小球平抛运动过程中的五个位置,照片中位置a~c之间的距离以及c~e之间的距离如下表所示。已知实际距离为照片距离的10倍。运动过程不计空气阻力,g取10m/s2。两位置之间距离位置a~c位置c~e水平距离0.5cm0.5cm竖直距离1.5cm2.5cma点(选填“是”或“不是”)平抛运动的起点。频闪照相机的闪光周期是s,小球做平抛运动的初速度是m/s。

参考答案第5讲实验:探究平抛运动的特点1.答案(1)同时自由落体运动(2)同时相同匀速直线运动解析(1)与球A相同的球B被松开做自由落体运动,改变实验装置离地面的高度,多次实验,两球总是同时落地,说明做平抛运动的球A在竖直方向上的运动情况与球B相同,为自由落体运动。(2)两球以相同的初速度v0同时通过轨道M、N的末端,发现两球同时到达E处,发生碰撞。改变轨道M在轨道N上方的高度,再进行实验,结果两球也总是发生碰撞,这说明做平抛运动的P球在水平方向上的运动情况与Q球相同,为匀速直线运动。2.答案(1)B(2)C(3)D解析(1)两球同时落地,只能探究平抛运动的竖直分运动是自由落体运动,选项A、C错误;实验时,需要改变小锤击打的力度,多次重复实验,选项B正确。(2)研究平抛运动,斜槽末端必须水平,但轨道没必要光滑,选项A错误;描绘平抛运动的轨迹,没必要将挡板N等间距移动,选项B错误;为了保证平抛运动的初速度一定,小钢球从斜槽M上同一位置由静止滚下,选项C正确。(3)钢球抛出的水平距离x-d2=v0t,y1=12gt2,故v0=x-d2g2y1,选项A、B错误;钢球抛出的水平距离4x-d2=v0t',y4=12gt'2,3.答案(1)AB(2)2(3)方便调整木板保持在竖直平面上解析(1)实验过程中要保证钢球水平抛出,所以要保持桌面水平,故A正确;为保证钢球抛出时速度相同,每次应使钢球从同一位置由静止释放,故B正确;实验只要每次钢球抛出时速度相同即可,斜面底边ab与桌面是否重合和钢球与斜面间的摩擦力大小无影响,故C、D错误。(2)每次将木板向远离桌子的方向移动0.2m,则在白纸上记录的钢球相邻两个落点的时间间隔相等,钢球抛出后在竖直方向上做自由落体运动,根据Δx=gT2可知相邻两点的时间间隔为T=25.0-15.0×10-210s=0.1s,钢球在水平方向上做匀速直线运动(3)悬挂铅垂线的目的是方便调整木板保持在竖直平面上。4.答案(1)1.02.0(2)9.7解析本题考查利用平抛运动测量当地的重力加速度,意在考查实验能力。(1)当小球落到A处时,在水平方向上,vAx=xT=2×5×10-22×0.05m/s=1.0m/s;在竖直方向上,根据中间时刻的瞬时速度等于整段的平均速度得(2)设竖直方向的位移依次为y1、y2、y3、y4,根据逐差法得g=(y3+y4)-(y15.答案(1)水平初速度相同(2)1.6(3)1.52解析(1)为了保证小球水平飞出,实验前应对实验装置反复调节,直到斜槽末端切线水平;每次让小球从同一位置由静止释放,是为了每次平抛的初速度相同。(2)由于O为抛出点,所以根据平抛运动规律有x=v0t,y=12gt2,联立可得v0=xg2y=0.32×9.82×0.196(3)由图可知,小球由A→B和由B→C所用的时间相等,竖直方向有Δy=gT2,可得T=Δyg=2Lg=2×0.0510s=0.1s,根据x=3L=v0T,解得该小球做平拋运动的初速度为v0=3LT=3×0.050.1m/s=16.答案(1)AC(2)不是0.050.5解析(1)为了减小误差,小球运动时不应与背板上的坐标纸相接触,故A正确;斜槽轨道是否光滑,不影响小球做平抛运动的初速度是否相同,斜槽轨道不需要光滑,故B错误;为了保持小球抛出后做平抛运动,斜槽轨道末端切线须调整水