（人教版2019）2021年新高二物理暑假讲义-第五讲 必修第二册实验

【暑假辅导班】2021年新高二物理暑假精品课程（人教版2019）

第五讲必修第二册实验

【基础知识梳理】

实验一：研究平抛运动

1.实验原理

（1）验证平抛运动的轨迹是不是抛物线

①用描迹法（或频闪照相法）得到物体平抛运动的轨迹。

②建立坐标系，如果轨迹上各点的y坐标与x坐标间的关系具有3R的形式3是一个常量），则轨迹

是一条抛物线。

（2）计算平抛物体的初速度

①测出轨迹上某点的坐标尤、户

②由平抛运动的位移公式x=W和产上凡可得物=犷痣。

2.实验方案

方案一：钢球描迹法（后面重点用方案一）

如图甲所示，钢球从斜槽上滚下，冲过水平槽飞出后做平抛运动。设法用铅笔描出小球经过的位置。

乙

方案二：喷水描迹法

如图乙所示，倒置的饮料瓶内装着水，瓶塞内插着两根两端开口的细管，其中一根弯成水平，且水平

端加接一段更细的硬管作为喷嘴。水从喷嘴中射出，在空中形成弯曲的细水柱，它显示了平抛运动的轨迹。

设法将它描在背后的纸上，进行分析处理。

丙

方案三：频闪照相法

数码相机每秒拍下小球做平抛运动时的十几帧或几十帧照片，将照片上不同时刻的小球的位置连成平

滑曲线便得到了小球的运动轨迹。如图丙所示。

3.实验器材(方案一)

斜槽、小球、方木板、铁架台、白纸、图钉、重垂线、三角板、铅笔、刻度尺。

实验二：探究功与速度变化的关系

方案一：借助恒力做功探究功与速度变化的关系

1.实验原理

(1)如图所示，由重物通过滑轮牵引小车，小车运动过程中拖动纸带，打点计时器在纸带上打点记录小

车的运动情况。重物所受重力近似等于小车所受拉力凡再由纸带计算小车移动的距离s,则功W=Fs。

(2)利用纸带量出起始点至各计数点的距离，计算小车在打下各计数点时的瞬时速度。

(3)计算出标、口、小....判断W与丫可能的关系。

2.实验器材

长木板(一端附有定滑轮)、小车、小盘、祛码(若干)、天平、打点计时器、交流电源、纸带、复写纸、

刻度尺、细线等。

方案二：借助橡皮筋变力做功探究功与速度变化的关系

1.实验原理

(1)如图所示，让橡皮筋拉动小车做功使小车的速度增加，使拉小车的橡皮筋的条数由1条变为2条、3

条......则橡皮筋对小车做的功为W、丝、3W……。

x

(2)做功结束后小车匀速运动，利用丫=：通过测量纸带即可测速度也、吸、U3……。

(3)计算出对应的/、口、⑴....总结出W与v可能的关系。

2.实验器材

木板、橡皮筋(若干)、小车、打点计时器、交流电源、纸带、复写纸、刻度尺等。

实验三：验证机械能守恒定律

1.实验原理

做自由落体运动的物体，如果忽略微小阻力作用，机械能是守恒的，即重力势能的减少量等于性动能

的增加量。

2.实验器材

铁架台(带铁夹)、打点计时器、硒电源、重物(带纸带夹)、纸萤、复写纸片、导线、毫米刻度尺。

3.实验步骤

(1)安装置：按如图实验装置图把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点计时器与电源连接好。

夹子

重物

(2)打纸带：在纸带的一端用夹子把重物固定好，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带

使重物停靠在打点计时器附近。先接通电源后放手，让重物拉着纸带自由下落。重复几次，得到3〜5条打

好点的纸带。

(3)选纸带:从打好点的纸带中挑选点迹清晰且开始的两点间距接近2mm的一条纸带,在起始点标上0,

以后任取间隔相同时间的点依次标上1、2、3……。

(4)测距离：用刻度尺测出。到1、2、3……的距离，即为对应下落的高度加、①、鱼……。

铁架台(带铁夹)、打点计时器、交速电源、重物(带纸带夹)、纸造、复写纸片、导线、毫米刻度尺。

3.实验步骤

(1)安装置：按如图实验装置图把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点计时器与电源连接好。

打点计-纸带

时器

夹子

重物

__

rr

（2）打纸带：在纸带的一端用夹子把重物固定好，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带

使重物停靠在打点计时器附近。先接通电源后放手，让重物拉着纸带自由下落。重复几次，得到3〜5条打

好点的纸带。

（3）选纸带:从打好点的纸带中挑选点迹清晰且开始的两点间距接近2mm的一条纸带,在起始点标上0,

以后任取间隔相同时间的点依次标上1、2、3……。

（4）测距离：用刻度尺测出。到1、2、3……的距离,即为对应下落的高度加、〃2、后

【真题分项演练】

1、（2020•全国III卷•T22）某同学利用图（a）所示装置验证动能定理。调整木板的倾角平衡摩擦阻力

后，挂上钩码，钩码下落，带动小车运动并打出纸带。某次实验得到的纸带及相关数据如图（b）所示。

单位：cm

已知打出图（b）中相邻两点的时间间隔为0.02s,从图（b）给出的数据中可以得到，打出B点时小车的速

度大小VB=m/s,打出P点时小车的速度大小v产m/s（结果均保留2位小数）。

若要验证动能定理，除了需测量钩码的质量和小车的质量外，还需要从图（b）给出的数据中求得的物理量

为。

【答案】（1）.036（2）.1.80（3）.8、尸之间的距离

【解析】

[1][2]由匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于平均速度

-00-2.56”炉…36m/s

(57.86-50.66)x10-

0.04

[3]验证动能定理需要求出小车运动的过程中拉力对小车做的功，所以需要测量对应的8、P之间的距离。

2、（2019•北京卷•T21）用如图1所示装置研究平地运动。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P。滑下后从。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。

a.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轴与重锤线平行。

b.若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：如图2所示，在轨迹上取A、B、C三点，AB

和BC的水平间距相等且均为x,测得AB和BC的竖直间距分别是9和”，则?1（选填“大于”、”等

于'’或者"小于”）。可求得钢球平抛的初速度大小为（已知当地重力加速度为g,结果用上述

字母表示）。

（3）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。

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)伽利略曾研究过平抛运动，他推断：从同一炮台水平发射炮弹，如果不受空气阻力，不论它们能射

多远，在空中飞行的时间都一样。这实际上揭示了平抛物体。

A.在水平方向上做匀速直线运动

B.在竖直方向上做自由落体运动

C.在下落过程中机械能守恒

(5)牛顿设想，把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落地点就一次比一次远，如果速度足够大,

物体就不再落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星。

同样是受地球引力，随着抛出速度增大，物体会从做平抛运动逐渐变为做圆周运动，请分析原因。

【答案】(1).BD(2).球心(3).需要(4).大于(5).%=2且-(6).B(7).B

2f

(8).利用平抛运动的轨迹的抛物线和圆周运动知识证明即可

【解析】

根据平抛运动的规律：水平方向匀速直线运动，竖直方向自山落体运动解答。

(1)本实验中要保证小球飞出斜槽末端时的速度为水平，即小球做平抛运动，且每次飞出时的速度应相同，

所以只要每次将小球从斜槽上同一位置由静止释放即可，故BD正确；

(2)a.平抛运动的起始点应为钢球静置于。点时，钢球的球心对应纸上的位置，由于平抛运动在竖直方向做

自由落体运动，所以在确定y轴时需要y轴与重锤线平行；

b.由初速度为零的匀加速直线运动规律即在相等时间间隔内所通过的位移之比为1:3:5:7:可知，由于A

y12

点不是抛出点，所以包}＞.;设AB,BC间所用的时间为T,竖直方向有：为一,=gT2,水平方向仃：

x=v0T,联立解得：v0=xl—^—；

丫%一乂

(3)A项：从细管水平喷出稳定的细水柱，由于细水柱射出后受到空气阻力的作用，；且水的液面高的时候

速度大，液面低的时候速度小，故不可行

B项：用频闪照相在同一底片上记录小球不同时刻的位置即平抛运动的轨迹上的点，平滑连接在一起即为平

抛运动轨迹，所以此方案可行；

C项：将铅笔垂宜于竖直的白板放轩，以一定初速度水平抛出，笔尖与白纸间有摩擦阻力的作用，所以铅笔

作的不是平抛运动，故此方案不可行;

1II

（4）山平抛运动竖直方向运动可知，h=-gt2,时间，=J——，所以只要高度相同，时间相同，故B正确:

2Vg

（5）由平抛运动可知，竖直方向：〃=水平方向：联立解得：y=^x2,即抛出物体的轨迹

为抛物线，当抛出的速度越大，在抛物线上某点的速度足以提供该点做圆周运动的向心力时，物体的轨迹

从抛物线变为圆。

3、（2017•北京卷・T21）如图1所示，用质量为m的重物通过滑轮牵引小车，使它在长木板上运动，打

点计时器在纸带上记录小车的运动情况。利用该装置可以完成“探究动能定理”的实验。

S1

（1）打点计时器使用的电源是—（选填选项前的字母）。

A.直流电源B.交流电源

（2）实验中，需要平衡摩擦力和其他阻力。正确操作方法是—（选填选项前的字母）。

A.把长木板右端垫高B.改变小车的质量

在不挂重物且—（选填选项前的字母）的情况下，轻推一下小车，若小车拖着纸带做匀速运动，表明

已经消除了摩擦力和其他阻力的影响。

A.计时器不打点B.计时器打点

（3）接通电源，释放小车，打点计时器在纸带上打下一系列点，将打下的第一个点标为O.在纸带上依

次取A、B、C…若干个计数点，已知相邻计数点间的时间间隔为T.测得A、B、C…各点到O点的距

离为XI、X2、X3…，如图2所示。

Off赢Q

图2

实验中，重物质量远小于小车质量，可认为小车所受的拉力大小为mg,从打O点打B点的过程中，拉

力对小车做的功W=，打B点时小车的速度v=o

（4）以v2为纵坐标，W为横坐标，利用实验数据做如图3所示的v2-W图象。由此图象可得v2随W

变化的表达式为。根据功与能的关系，动能的表达式中可能包含v2这个因子；分析实验结果的单位

关系，与图线斜率有关的物理量应是.

(5)假设已经完全消除了摩擦力和其他阻力的影响，若重物质量不满足远小于小车质量的条件，则从理

论上分析，图4中正确反映v2-W关系的是。

【答案】(1)B；(2)A；B；(3)mgx2;乂3X］；(4)0.008+4.69W：质量：(5)A。

2T

【解析】(1)打点计时器使用的是交流电，故选：B；

(2)平衡摩擦力的方法是：把木板一段垫高，让小车滑下，当小车匀速运动时，就意味着摩擦力抵消了，

故选：A；

此时应当让打点计时器打点，因为打点计时器也会有摩擦力，故选：B；

(3)由于近似认为拉力等于重力，所以根据W=FS可知，拉力做功为W=mgX2;

中点时刻的速度等于该段时间内的平均速度，所以B点的速度等于AC段的平均速度，即V=*=

2T

X3F.

-2T

(4)根据图象上的点，可以得出得V?随W变化的表达式为：V2=0.008+4.69W；

2

功是能量转化的量度，所以功和能的单位是相同的，斜率设为k,则k=工一代入单位后，k的单位为

kg1,所以与该斜率有关的物理量为质量；

(5)如果实验中完全消除了摩擦力和其它阻力，那么重物重力做的功就等于重锤和小车动能的增加量：

即：W=A(M+m)v2,期中W=mgh,质量都是定值，所以v?与W成正比，A图正确。

故选：A

故答案为：(1)B：(2)A；B；(3)mgx2;*3(4)0.008+4.69W；质量；(5)A。

2T

4、(2016•北京卷•T2D利用图1装置做“验证机械能守恒定律”实验。

①为验证机械能是否守恒，需要比较重物下落过程中任意两点间的—。

A.动能变化量与势能变化量

B.速度变化量和势能变化量

C,速度变化量和高度变化量

②除带夹子的重物、纸带、铁架台（含铁夹）、电磁打点计时器、导线及开关外，在下列器材中，还必

须使用的两种器材是—

A.交流电源B.刻度尺C.天平（含祛码）

③实验中，先接通电源，再释放重物，得到图2所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点A、

B、C,测得它们到起始点0的距离分别为hA、hB、he。

O“ABC(

•••«...................................................•i

<--------------------处----------------------►

he

图2

已知当地重力加速度为g,打点计时器打点的周期为T.设重物的质量为m。从打0点到打B点的过程

中，重物的重力势能变化量AEpn,动能变化量△£!<=..

④大多数学生的实验结果显示，重力势能的减少量大于动能的增加量，原因是一

A.利用公式丫=段计算重物速度

B.利用公式丫=缶帚十算重物速度

C.存在空气阻力和摩擦力阻力的影响

D.没有采用多次试验去平均值的方法。

⑤根据以下方法研究机械能是否守恒：在纸带上选取多个计数点，测量它们到起始点O的距离h,计算

对应计数点的重物速度V,描绘v2-h图象，并做如下判断：若图象是一条过原点的直线，则重物下落过

程中机械能守恒。请你分析论证该同学的判断依据是否正确。

打点W

6-重锤

图1

【答案】①A；②AB；③-mghB；1n/_；④c；⑤不正确。

8T2

【解析】①验证机械能守恒定律原理是看减少的重力势能和增加的动能是否相等，所以需要比较重物卜

落过程中任意两点间的动能变化量与势能变化量；

②电磁打点计时器使用低压交流电源；需选用刻度尺测出纸带上任意连点见得距离，表示重锤下落的高

度：等式两边都含有相同的质量，所以不需要天平秤质量：

③根据功能关系，重物的重力势能变化量的大小等于重力做的功的多少，打B点时的重力势能较打A点

时的小，所以AEpU-mghB；B点的速度为：VB=hc,所以动能变化量为：△Ek=2mv2=

2T2

2

m（hc-hA）

8T2

④由于纸带在下落过程中，重锤和空气之间存在阻力，纸带和打点计时器之间存在摩擦力，所以减小的

重力势能一部分转化为动能，还有一部分要克服空气阻力和摩擦力阻力做功，故重力势能的减少量大于

动能的增加量，故C选项正确；

⑤该同学的判断依据不正确。在重物下落h的过程中，若阻力f恒定，根据mgh-fh=>jmv2-0可得：

V2=2（g-1）h,则此时v2-h图象就是过原点的一条直线。所以要想通过v2-h图象的方法验证机械

m

能是否守恒，还必须看图象的斜率是否接近2g。

故答案为：①A；②AB；③-mghB；-------算---：④C：⑤不正确。

8T2

5、（2016•全国I卷•T22）某同学用图（a）所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电

源为交流电源，可以使用的频率有20Hz、30Hz和40Hz,打出纸带的一部分如图（b）所示。

该同学在实验中没有记录交流电的频率/,需要用实验数据和其他条件进行推算。

（1）若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用/和图（b）中给出的物理量可以写出：在打点计

时器打出B点时，重物下落的速度大小为,打出C点时重物下落的速度大小为,重物下

落的加速度的大小为.

2

（2）已测得电=8.89cm,52=9.50cm,53=10.10cm；当重力加速度大小为9.80m/s,试验中重物受到

的平均阻力大小约为其重力的1%。由此推算出/为Hz。

(邑+52)/。2+$3)/(53-5])/

(2)40

~2，2，2­

【解析】根据打点计时器的纸带的处理方法，两点之间的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，有在打点计

时器打出B点时，重物下落的速度大小为％=+沌）=口」+$2）（同理V=（$2+$3）/。加速度为

2T22

„V-VB（S3-4）/

a=--C-------=---------------.

T2

根据机g-10/omg=ma及a=—~~；"一代入数据，解得f=40//z

6、（2016•全国II卷・T22）某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图（a）所示：轻弹

簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物块接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连

接。学&科网.向左推物块使弹簧压缩一段距离，由静止释放物快，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后

的弹性势能。

打点计时器纸带物块

固定栓

图(a)

（1）试验中涉及下列操作步骤：

①把纸带向左拉直

②松手释放物块

③接通打点计时器电源

④向左推物块使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量

上述步骤正确的操作顺序是（填入代表步骤的序号）。

（2）图（b）中M和乙纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果。打点计时器所用交流

电的频率为50Hz。由M纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的试验中物块脱离弹簧时的速度为

m/so比较两纸带可知，（填“AT或乜”）纸带对应的试验中弹簧被压缩后的弹性势能大。

)”•：：；；7D

Z258/,257—J

y•：：：：:~p)

单位cmK9>M.15*Kl、f-155+l*+

图(b)

【答案】(1)④①③②(2)1.29M

【解析】(1)实验中应先将物块推到最左侧，测量压缩量，再把纸带向左拉直；先接通电源，稳定后再释

放纸带；故步骤为④①③②；

(2)由M纸带可知，左侧应为与物块相连的位置；由图可知，两点间的距离先增大后不变；故2.58段时

物体应脱离弹簧；则由平均速度可求得，其速度v=2强Xl(f2=1.29m/s；

0.02

因弹簧的弹性势能转化为物体的动能，则可知离开时速度越大，则弹簧的弹性势能越大；由图可知，M中

的速度要大于L中速度；故说明M纸带对应的弹性势能大；

故答案为：(I)④①③②；(2)1.29；M。

7、(2015•全国I卷•T22)某物理小组的同学设计了一个粗测玩具小车通过凹形桥最低点时的速度

的实验。所用器材有：玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器(圆弧部分的半径为R=O.2Om)。

完成下列填空：

(1)将凹形桥模拟器静置于托盘秤上，如图(a)所示，托盘秤的示数为；

(2)将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时，托盘秤的示数如图(b)所示，该示数为kg；

(3)将小车从凹形桥模拟器某一位置释放，小车经过最低点后滑向另一侧。此过程中托盘秤的最大示数为

m；多次从同一位置释放小车，记录各次的m值如下表所示:

序号12345

m(kg)1.801.751.851.751.90

(4)根据以上数据，可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为_N；小车通过最低点时的速度大小

为一m/so(重力加速度大小取9.80m/s2,计算结果保留2位有效数字)

【答案】(1)1.00kg(2)1.40(4)7.9,1.4

【解析】(2)根据量程为10kg,最小分度为0.1kg,注意估读到最小分度的下一位，为1.40kg；

（4）根据表格知最低点小车和凹形桥模拟器对秤的最大压力平均值为:

1.8+1.75+1.85+1.75+1.90

Fm=5N=mwg+FN

解得：FN=7.9N

2

v

根据牛顿运动定律知：FN-mog=m(>R,

代入数据解得：v=1.4m/s

8、（2013•全国卷n・T22）某同学利用如图1所示的装置对轻质弹簧的弹性势能进行探究：一轻质弹簧放

置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一小球接触而不固连；弹簧处于原长时，小球恰好在桌面边

缘.向左推小球，使弹簧压缩一段距离后由静止释放，小球离开桌面后落到水平地面.通过测量和计算,

可求得弹簧被压缩后的弹性势能.

回答下列问题:

（1）本实验中可认为，弹簧被压缩后的弹性势能Ep与小球抛出时的动能Ek相等.已知重力加速度大小

为g.为求得Ek，至少需要测量下列物理量中的—（填正确答案序号）.

A.小球的质量mB.小球抛出点到落地点的水平距离s

C.桌面到地面的高度hD.弹簧的压缩量

E.弹簧原长lo

（2）用所选取的测量量和已知量表示Ek,得Ek=.

（3）图2中的直线是实验测量得到的s-ax图线.从理论上可推出，如果h不变.m增加，s-^x图

线的斜率会—（填“增大”、“减小”或“不变”）；如果m不变，h增加，s-Ax图线的斜率会

（填“增大”、“减小”或“不变”）.由图中给出的直线关系和Ek的表达式可知，EP与的一次

方成正比.

2

【答案】（1）ABC,（2）1nss,（3）减小，增大，2.

4h

【解析】（I）由平抛规律可知，由水平距离和下落高度即可求出平抛时的初速度，进而可求出物体动能,

所以本实验至少需要测量小球的质量m、小球抛出点到落地点的水平距离s、桌面到地面的高度h,故选

ABC.

（2）根据h=/gt%s=vt知，v=则小球的动能Ek=/mv2=IB^

（3）对于确定的弹簧压缩量Ax而言，增大小球的质量会减小小球被弹簧加速时的加速度，从而减小小

球平抛的初速度和水平位移，即h不变m增加，相同的Ax要对应更小的s,s-Ax图线的斜率会减小.

2,

根据能量守恒有：E=E,Jgs,又s^ZXx,则可知Ep与的二次方成正比.

Pk

2

故答案为：（I）ABC,（2）,嘤，（3）减小，增大，2.

4h

【分类过关检测】

一、单选题

1.（2021•汕头市澄海中学高一期中）用如图所示的演示器研究平抛运动，小球击打弹性金属片C,使A球

沿水平方向飞出做平抛运动；与此同时，B球松开做自由落体运动。实验观察到的现象是（）

、\父\\\\\

A.A球先落地

B.B球先落地

C.A、8两球同时落地

D.增大实验装置离地面的高度，重复上述实验，B球将先落地

【答案】C

【解析】平抛运动竖直方向做自由落体运动，故高度相同的两个小球做自由落运动和平抛运动时的时间相

同，故C正确，ABD错误。

故选c。

2.（2021•金华市曙光学校高一月考）平抛物体的运动规律可以概括为两点：①水平方向作匀速运动，②竖

直方向作自由落体运动。为了研究平抛物体的运动，可做下面的实验：如图所示，用小锤打击弹性金属片，

A球就水平飞出，同时B球被松开，做自由落体运动，两球同时落到地面。这个实验（）

BA

1——

X

\

\

\

\

A.只能说明上述实验中的第①条

B.只能说明上述实验中的第②条

C.不能说明上述实验中的任何一条

D.能同时说明上述实验中的两条

【答案】B

【解析】A球做平抛运动，同时8球做自由落体运动，两球同时落到地面，说明两球在竖直方向的运动完

全相同，即说明平抛运动的物体在竖直方向做自由落体运动。

故选B。

3.（2021•莆田第七中学高一期中）研究平抛运动在竖直方向的运动规律实验装置如图所示，下列说法正确

的是（）

A.A球的初速度越大，走过的水平距离也越大

B.无论A球的水平速度大小如何，它总是和8球同时落地

C.用力大小不一样，A球在水平方向上运动的距离仍然一样

D.从这个实验看出，A球在水平方向上的速度和竖直方向上的速度相互影响

【答案】AB

【解析】用小锤打击弹性金属片，A球就水平飞出，做平抛运动，同时8球被松开，做自由落体运动；

A.A抛出点的高度一定，在空中的运动时间;一定，A球的初速度v越大，走过的水平距离户W越大，故

A正确；

B.A与8两球同时释放，在竖直方向上都做自由落体运动，它们抛出点的高度相同，在空中的运动时间相

等，因此无论4球的水平速度大小如何，它总是和8球同时落地，故B正确；

C.用力大小不一样，A球抛出时的水平速度不同，水平方向上运动的距离不一样，故C错误；

D.从该实验可以看出，4、8两球在竖直方向上的运动规律相同，看不出：A球在水平方向上的速度和竖

直方向上的速度相互影响，故D错误；

故选ABo

三、实验题

4.（2021•汕头市澄海中学高一期中）（1）如图所示，在研究物体做平抛运动时，让小球A沿曲面轨道滚

下，离开轨道末端时（末端水平，小球A离开轨道时和小球B在同一高度），撞开接触式开关S（开关对

小球的作用力可忽略不计），被电磁铁吸住的小球B同时自由下落。多次改变整个装置的高度，重复上述

实验，发现A、B两球总是同时落地。该实验现象说明了A球在离开轨道后（）

A.水平方向的分运动是匀速直线运动

B.水平方向的分运动是匀加速直线运动

C.竖直方向的分运动是自由落体运动

D.竖直方向的分运动是匀速直线运动

（2）如题图所示，两个完全相同的圆弧轨道分别固定在竖直板上不同高度处，轨道的末端水平.在它们相同

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，两电磁铁分别吸住相同小铁球A、B,

断开开关，两个小球同时开始运动。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，贝心

B球进入水平轨道后将做运动；改变A轨道距离B轨道的高度，多次重复上述实验过程，总能

观察到A球正好砸在B球上，由此现象可以得出的结论是o

【答案】C匀速宜线A球在水平方向的运动是匀速直线运动

【解析】（1）[1]A球与B总是同时落地，说明A球竖直方向的分运动与B球的运动相同，B球做的是自

由落体运动，所以A球竖直方向的分运动是自由落体运动。

故选C。

（2）[2]B球进入水平轨道后将做匀速直线

[31让两小球从相同的弧形轨道上相同高度滚下，从而使两小球同时滚离轨道并具有相同的速度，小球A做

平抛运动，小球B做匀速直线运动，改变A轨道的高度，多次重复上述实验过程，总能观察到A球正好砸

在B球上，则说明小球A平抛运动水平方向是匀速直线运动。

5.（2021.福建省泰宁第一中学高一期中）在“研究小球平抛运动”的实验中：

A.平抛运动在竖直方向上做自由落体运动

B.平抛运动的飞行时间只由高度决定

C.平抛运动水平方向为匀速直线运动

D.平抛运动的轨迹是一条抛物线

（2）某同学设计了如下图乙的实验：将两个斜滑道固定在同一竖直面内，末端水平，滑道2与光滑水平板

衔接，把两个质量相等的小钢球，从斜面的同一高度由静止同时释放，观察到两球在水平面相遇，这说明

（3）该同学采用频闪照相机拍摄到小球做平抛运动的照片如图丙所示，图中背景正方形方格的边长为

L=4.9cm,A、B、C是小球的三个位置，取g=9.80m/s2,照相机拍摄时每隔s曝光一次；小球做平抛

运动的初速度Vo=m/s,小球运动到C点时的竖直分速度对.=m/So

【答案】A平抛运动在水平方向上做匀速直线运动0.11.472.94

【解析】W：（1）[II如图甲所示的演示实验中，小锤击打弹性金属片，B球水平抛出，同时A球被松开,

做自由落体运动，A、B两球同时落地，说明B球在竖直方向上的运动规律与A球相同，即平抛运动在竖

直方向上做自由落体运动，A正确，BCD错误。

故选A。

（2）[2]如图乙所示，把两个质量相等的小钢球，从斜面的同一高度由静止同时释放，观察到两球在水平

面相遇，这说明平抛运动在水平方向上做匀速直线运动。

（3）[3]由图丙可知，小球在竖直方向上有

△h=5L-3L=gF

解得

照相机拍摄时每隔0.1s曝光一次。

[4]小球在水平方向有

^x=voT=3L

%=*等詈m/s=1.47m/s

[5]小球在B点时竖直方向的分速度

v„==①m/s=1.96m/s

B>IT2x0.17'

所以小球在C点时竖直方向的分速度

vCy=vBy+gT=\.96m/s+9.8x0.1m/s=2.94m/s

6.（2021•深圳市高级中学高一期中）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。点飞出，落在水平挡板上，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），轴的坐标系。

a.取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于。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轴时需要让y轴与重锤线平行。

b.如图2所示，在轨迹上取A、B、C三点，A3和8C的水平间距相等且均为x，测得A3和8C的竖直间

距分别是X和%。可求得钢球平抛的初速度大小为（已知当地重力加速度为g,结果用上述字

母表示）。

【答案】BD球心x

【解析】（1）[1]AD.为了使钢球每次从斜槽末端抛出后做平抛运动的轨迹相同，要求钢球做平抛运动的初

速度相等，所以每次应从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球，而斜槽轨道是否光滑对上述要求无影响，

故A错误，D正确；

B.为了使钢球每次抛出后能够做平抛运动，斜槽轨道末段应水平，故B正确；

C.调节挡板高度位置意在获取若干钢球做平抛运动的轨迹点，所以挡板高度并不需要等间距变化，故C错

误。

故选BD。

（2）⑵钢球在纸上所压出轨迹点对应钢球球心的位置，所以应将钢球的球心对应白纸上的位置作为坐标原

点。

（3）[3J由题意可知A、8和8、C之间的时间间隔相等，均设为T,则根据运动学公式有

%-X=gT2

解得

“2-X

Vg

故钢球平抛的初速度大小为

7.（2021•四川省绵阳南山中学高一期中）如图所示，在“实验：研究平抛运动”中:

（1）为准确确定坐标轴，还需要的器材是；

A.弹簧测力计B.铅垂线

C.打点计时器D.天平

（2）实验中，下列说法正确的是：

A.小球每次从斜槽上不相同的位置自由滚下

B.斜槽轨道必须光滑

C.要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些

D.为了比较准确地描出小球运动的轨迹，应该用一条曲线把所有的点连接起来

（3）在做该实验时某同学只记录了物体运动的轨迹上的A、8、C三点，已知相邻两点的时间间隔相等，并

以4点为坐标原点建立了直角坐标系，得到如图所示的图像，g取10m/s2。

①据图像求出相邻两点的时间间隔为s：

②据图像求出物体平抛运动的初速度大小为m/s；

③物体运动到B点时的速度大小为m/So（结果可含根号）

【答案】BC0.122A/2

【解析】（1）”］为准确确定坐标轴，还需要的器材是铅垂线，故B正确。

故选B«

（2）[2]AB.为了使小球每次从斜槽末端抛出时的初速度相同，小球每次应从斜槽上相同的位置由静止自由

滚下，而斜槽轨道是否光滑对上述要求无影响，故AB错误；

C.要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些，故C正确；

D.由于实验中存在误差，坐标纸上所记录的点不可能严格地分布在••条抛物线上，所以在绘制小球运动的

轨迹时，应先舍去一些误差较大的点，将误差较小的点用平滑曲线连接起来，而这些点有的可能在曲线匕

有的可能靠近并均匀分布在曲线两侧，故D错误。

故选C。

（3）[3]设相邻两点的时间间隔为丁，则根据运动学公式有

代入数据解得

7=0.1s

⑷物体平抛运动的初速度大小为

%==2m/s

[5]物体运动到B点时的竖直分速度大小为

”-=2m/s

则合速度大小为

匕=J*+=20m/s

8.（2021•河北省曲阳县第一高级中学高一月考）某实验小组设计实验验证动能定理，在天花板上固定好一

个力传感器。用一根不可伸长的细线，上端固定在力传感器上，下端固定在小球上，把小球拉离平衡位置

使细线偏转一个角度，由静止释放小球，记下力传感器的最大示数/。除以上器材外，只有一把刻度尺。

（1）为完成实验，需用刻度尺测量摆长L、小球静止时力传感器的示数与，还需测量的量是（此物

理量的符号用x表示）；

（2）小球受到的重力大小为；小球从释放到平衡位置的过程中，动能的增加量为。（用已知

和测量物理量的符号表示）

（3）需要验证动能定理的表达式：（用已知和测量物理量的符号表示）

【答案】释放小球时的位置与平衡位置的高度差*FoF（）x^^（F-F（））L

【解析】（1）[1]还需测量的量是释放小球时的位置与平衡位置的高度差X。

（2）⑵[3]小球受到的重力大小为

加g=K

到最低点时由牛顿第二定律有

„mv1

小球从释放到平衡位置的过程中，动能的增加量为

纥=纲2_；仍一耳）乙

（3）[4]合外力做功为

W=mgx=F（）x

需验证的表达式为

Fox^F-F^L

9.（2021•河南郑州市•高一期末）“探究功与速度变化的关系”的实验装置如图所示，小车在橡皮筋的作用下

沿木板滑行。当小车在1条橡皮筋作用下时，橡皮筋对小车做的功记为W；当用2条、3条、4条……完全

相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次、第4次……实验时，橡皮筋对小车做的功记为2W、3W、

4W……，实验中小车的速度由打点计时器所打的纸带测出。

（1）本实验（“需要”或“不需要”）平衡小车所受摩擦力

（2）小车在一条橡皮筋作用下运动，当小车速度达到最大时，橡皮筋处于（“伸长状态”或“原

长状态”）

(3)实验中要求用完全相同的橡皮筋，每次实验不必计算出橡皮筋对小车做功的具体数值。某次实验所测

数据如下表所示：

次数1234567

功W2%3W。州5%7W。

速度u/(m-s-')1.001.381.771.972.282.432.65

速度平方//(m2.s-2)1.001.903.133.885.205.907.02

请将表中7组功与速度平方的数据标在坐标系中，并画出W-r的关系图像

W

(4)根据作出的W-F图像，可以得到W随/变化的关系为

【答案】需要伸长状态

成正比

【解析】(1)”］为了使小车运动中所受的合外力正好等于橡皮筋对它的弹力，需要平衡摩擦力；

(2)⑵木板水平放置，对小车受力分析可知，小车速度最大时小车受到的合外力为零，即小车受到的橡皮

筋拉力与摩擦力相等，橡皮筋应处于伸长状态；

(3)⑶用表中数据在坐标纸上描点，使尽可能多的点在直线上，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，得

到如下图所示的图线

w

vV（m?s'2）

（4）[4]由图像可得橡皮筋做的功与小球获得的速度平方成正比。

10.（2021.河南安阳市•五一中学高一月考）某同学探究做功与速度的关系，实验装置如图所示。两钉子的

中点为P,小滑块（带遮光条）释放位置在两钉子连线的中垂线上。实验过程中，通过更改橡皮筋条数使

橡皮筋对小滑块做的功以整数倍增大。

（1）实验中首先通过调整木板倾斜程度以平衡摩擦力，下列说法正确的是。

A.若小滑块通过两光电门的时间相等，则刚好平衡摩擦力

B.平衡摩擦力可以使橡皮筋对小滑块做功等于合外力对小车做功

C.平衡摩擦力是为了使小滑块获得较大的动能

（2）为研究橡皮筋对小滑块做的功和获得速度的关系，记录几次实验过程中橡皮筋的条数〃（分别记为々、

〃2、〃3…），每次小滑块通过光电门1的时间，（分别记为4、J、4…）。应以〃为纵坐标、

为横坐标作图，描点连线得到一条过原点的直线，说明橡皮筋对小滑块所做的功与获得速度的平方成正比。

【答案】AB"

【解析】（1）[1]A.若小滑块通过两光电门的时间相等，则小滑块能匀速运动，说明刚好平衡摩擦力，选

项A正确；

BC.平衡摩擦力可以使橡皮筋对小滑块做功等于合外力对小车做功，并不是为了使小滑块获得较大的动能。

选项B正确，C错误；

故选AB»

（2）[2]由能量关系

nW=-mv2=—/«（—）2----Y

022t2t2

即

md~1

2%