课时跟踪检测（三） 实验：探究平抛运动

课时跟踪检测（三）实验：探究平抛运动1．在探究平抛运动的规律时，可以选用下列各种装置图，以下说法合理的是()A．选用装置1研究平抛物体竖直分运动，只能用眼睛看A、B两球是否同时落地B．选用装置2要获得细水柱所显示的平抛轨迹，弯管末端B不一定要水平C．选用装置3要获得钢球的平抛轨迹，每次不一定要从斜槽上同一位置由静止释放钢球D．除上述装置外，也能用数码照相机拍摄钢球做平抛运动每秒15帧的录像获得平抛轨迹解析：选D采用装置1研究平抛运动是用以验证平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，要用耳听A、B球是否同时落地，A错；装置2中弯管流出的水近似做平抛运动，因此要求弯管末端一定要水平，B错；利用装置3研究平抛运动轨迹，要使钢球每次的运动轨迹相同，则平抛运动的初速度相同，应每次从斜槽上同一位置由静止释放钢球，C错；研究平抛运动时，也可以用数码相机对做平抛运动的钢球照相，通过频闪照片来研究，D对。2.如图所示，在研究平抛运动时，小球A沿轨道滑下，离开轨道末端(末端水平)时撞开轻质接触式开关S，被电磁铁吸住的小球B同时自由下落(两球不相撞)。改变整个装置的高度H做同样的实验，发现位于同一高度的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解析：选C这是一个对比实验，A球做平抛运动，B球做自由落体运动，其实是将A球竖直方向的分运动与B球的自由落体运动进行对比；实验时，改变整个装置的高度H做同样的实验，发现位于同一高度的A、B两球总是同时落地，由此可知A球在竖直方向上的分运动是自由落体运动。3．(2024·广东佛山高一阶段练习)某同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图所示的小球做平抛运动的照片，图中背景方格的边长均为L＝5cm，重力加速度g取10m/s2，照相机的闪光频率为_________Hz；小球做平抛运动的初速度大小为______m/s，小球经过B点时的速度大小为__________m/s。解析：根据g＝eq\f(y2－y1,T2)，解得T＝eq\r(\f(y2－y1,g))＝eq\r(\f(5L－3L,g))＝0.1s，照相机的闪光频率为f＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,0.1)Hz＝10Hz。小球做平抛运动的初速度大小为vx＝eq\f(3L,T)＝eq\f(0.15,0.1)m/s＝1.5m/s，小球经过B点的竖直分速度为vyB＝eq\f(8L,2T)＝eq\f(8×0.05,2×0.1)m/s＝2m/s，小球经过B点的速度大小为vB＝eq\r(vx2＋vyB2)＝eq\r(2.25＋4)m/s＝2.5m/s。答案：101.52.54．两个同学根据不同的实验条件，进行了“探究平抛运动的特点”的实验：(1)小明同学采用如图甲所示的装置。用小锤击打弹性金属片，使A球沿水平方向弹出，同时B球被松开，自由下落，观察到两球同时落地，改变小锤击打的力度，即改变A球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)小松同学采用如图乙所示的装置。两个相同的弧形轨道M、N，分别用于发射小铁球P、Q，其中轨道N的末端与光滑的水平板相切，两轨道上端分别装有电磁铁C、D；调节电磁铁C、D的高度使AC＝BD，从而保证小铁球P、Q在轨道末端射出的水平初速度v0相等。现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两小铁球同时以相同的初速度v0分别从轨道M、N的末端射出。实验可观察到的现象是________________________________________________________________________________________________。仅仅改变弧形轨道M的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)通过对照实验，保证两球同时运动，由此说明做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动。(2)由平抛运动的规律知两球在水平轨道上相遇，水平方向运动情况相同，说明做平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动。答案：(1)做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动(2)P球击中Q球做平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动5.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5cm，则可算出球B到达P点的速度为________m/s。(g取10m/s2)解析：由题图可知：球A竖直方向的位移为y＝0.45m，且y＝eq\f(1,2)gt2；球A水平方向的位移为x＝0.3m，且x＝v0t，得v0＝1m/s，所以球B到达P点的速度为1m/s。答案：(1)匀速直线匀速直线运动(2)16．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________(单选)。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＝________(单选)。A.eq\r(2gh)B.eq\r(2gy0)C．x0eq\r(\f(g,2h)) D．x0eq\r(\f(g,2y0))(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____________________________________________________________________________________。解析：(1)只要保证小球每次从同一位置静止释放，到达斜槽末端的速度大小都相同，与实验所用斜槽是否光滑无关，A错误；画轨迹时应舍去误差较大的点，把误差小的点用平滑的曲线连接起来，B错误；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，便于减小读数产生的偶然误差，C正确。(2)坐标原点O为抛出点，由平抛运动规律有x0＝v0t，y0＝eq\f(1,2)gt2，联立解得平抛运动的初速度为v0＝x0eq\r(\f(g,2y0))，故选D。(3)小球多次从斜槽上同一位置由静止释放是为了保证到达斜槽末端的速度大小都相同，从而能确保多次运动的轨迹相同。答案：(1)C(2)D(3)确保多次运动的轨迹相同7．(2025年1月·八省联考陕晋宁青卷)图(a)为研究平抛运动的实验装置，其中装置A、B固定在铁架台上，装置B装有接收器并与计算机连接。小球从装有发射器的装置A上某高度处沿着轨道向下运动，离开轨道时，装置B开始实时探测小球运动的位置变化。根据实验记录的数据由数表作图软件拟合出平抛运动曲线方程y＝1.63x2＋0.13x，如图(b)所示。(1)安装并调节装置A时，必须保证轨道末端________。(填“水平”或“光滑”)(2)根据拟合曲线方程，可知坐标原点________(填“在”或“不在”)抛出点。(3)根据拟合曲线方程，可计算出平抛运动的初速度为________m/s。(当地重力加速度g取9.8m/s2，计算结果保留2位有效数字)解析：(1)安装并调节装置A时，必须保证轨道末端水平，以保证小球做平抛运动。(2)根据曲线方程y＝1.63x2＋0.13x，可知该抛物线的顶点横坐标为x＝－eq\f(0.13,2×1.63)m≈－0.04m，可知坐标原点不在抛出点。(3)设在坐标原点小球的水平速度为v0，竖直速度为v0y，则根据x＝