2027届新高考物理热点精准复习+探究平抛运动的特点

2027届新高考物理热点精准复习探究平抛运动的特点实验操作

实验原理平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动,利用分运动和合运动的等效性、等时性和独立性解决问题实验方案实验装置实验步骤数据处理方案一:对比法

(1)安装:按照原理图安装装置(2)击打:用小锤击打弹性弹簧片后,A球沿水平方向飞出,同时B球被释放,自由下落(1)观察两球的运动轨迹(2)比较它们落地时间的先后方案二:描迹法

(1)安装:末端伸出桌面外,轨道末端__________(2)调整:用悬挂在槽口的重垂线把木板调整到竖直方向,并使木板平面与小球下落的竖直面_____且靠近,固定好木板切线水平平行方案二:描迹法

注意:实验过程中木板不能移动

(3)定原点:把小球放在槽口处,用铅笔记下球在槽口时球心O'在白纸上的水平投影点O,O即为________。利用重垂线在纸面上画出通过O点的竖直线,即y轴,过O点垂直y轴画出x轴

坐标原点方案二:描迹法

注意:实验过程中木板不能移动

(4)定高度:每次都将小球从斜槽上同一位置由_____释放,使小球运动轨迹大致在坐标纸的左上角到右下角分布,减小测量误差(5)描点(6)连线:将白纸从木板上取下,从O点开始连接画出的若干点,描绘出一条_____的曲线静止平滑误差分析(1)斜槽末端没有调节成水平状态,导致初速度未沿水平方向(2)坐标原点不够精确(3)空气阻力的存在,使小球的轨迹不是真正的平抛运动轨迹典例精析

类型一

【典例1】为探究平抛运动特点,某同学进行了如下实验。(1)如图甲所示,用小锤击打弹性金属片,球A沿水平方向飞出做平抛运动,与此同时,与球A相同的球B被松开做自由落体运动。某次实验,用频闪照相拍摄两小球的运动,如图乙所示。分析乙图照片,以下说法合理的是________。

A.可判断A球在水平方向做匀加速直线运动B.可判断A球在竖直方向做匀速直线运动C.可判断A球在竖直方向做自由落体运动√【解析】(1)由图乙可知,两球在相同时间内下落的高度总是相同,则两球在竖直方向有相同的运动情况,可判断A球在竖直方向做自由落体运动,故选C。(2)图丙为探究平抛运动特点的装置,其斜槽位置固定且末端水平,固定坐标纸的背板处于竖直面内,钢球在斜槽中从某一高度滚下,从末端飞出,落在倾斜的挡板上挤压复写纸,在坐标纸上留下印迹。某同学利用此装置通过多次释放钢球,得到了如图丁所示的印迹,坐标纸的y轴对应竖直方向,坐标原点对应平抛起点。为减小阻力对小球运动的影响,应采用________。

A.实心小铁球 B.空心小铁球C.实心小木球 D.实心橡胶球√【解析】(2)为减小阻力对小球运动的影响,应采用体积小质量大的球,A正确。(3)

【多选】下列实验条件必须满足的有________。

A.斜槽轨道光滑B.斜槽轨道末端水平C.挡板高度等间距变化D.每次从斜槽上相同的位置由静止释放钢球√√【解析】(3)斜槽轨道是否光滑不会影响钢球的平抛运动,A错误;斜槽轨道末端水平是为了保证钢球离开斜槽后做平抛运动,B正确;挡板高度是否等间距变化不会影响钢球平抛运动的轨迹,C错误;每次从斜槽上相同的位置由静止释放钢球,目的是让钢球到达斜槽末端速度相同,D正确。(4)在坐标纸中描绘出钢球做平抛运动的轨迹。答案:(4)【解析】(4)用平滑曲线连接坐标纸上的点,即为钢球做平抛运动的轨迹,作图时应使尽可能多的点在图线上,不在图线上的点均匀分布在图线两侧,如图所示。(5)根据轨迹,求得钢球做平抛运动的初速度大小为__________________m/s(当地重力加速度g为9.8m/s2,保留2位有效数字)。

0.72(0.70~0.74均可)

(6)利用图戊装置记录了运动轨迹上的3个点A、B、C,如图己所示,测得AB和BC的水平间距均为15cm,AB的竖直间距等于15cm,BC的竖直间距等于25cm,则小球从A运动到B的时间为____s,B点距抛出点的高度为____m(重力加速度g取10m/s2)。

0.10.2

【变式】(2025·邵阳模拟)利用传感器和计算机可以方便地描出做平抛运动的物体的轨迹。某实验小组利用其来探究平抛运动的特点,设计原理图如图甲所示,物体A从O点水平抛出做平抛运动,它能够在竖直平面内向各个方向同时发射超声波脉冲和红外线脉冲。在它运动的平面内安放着超声—红外接收装置B。B盒装有B1、B2两个超声—红外接收器(处于O点正下方),并与计算机相连。B1、B2各自测出收到超声脉冲和红外脉冲的时间差,并由此算出它们各自与物体A的距离,进而确定物体A的位置,通过计算机可以即时给出A的坐标。试回答下列问题:(1)为了使计算机描出的物体做平抛运动轨迹更加准确,物体A应挑选________(填正确答案标号)

A.体积大的木球B.体积小的钢球C.体积小的木球√【解析】(1)为减小空气阻力对平抛运动的影响,物体应选择体积小、密度大的材质。钢球密度大、体积小,空气阻力相对重力可忽略,故选B。(2)

【多选】如图甲所示,某实验小组让物体A在图示位置同时发射超声波脉冲和红外线脉冲,以抛出点O为坐标原点建立坐标系,若还测出了O点到B1、B2的距离,重力加速度未知,则由题中条件可以求出________(填正确答案标号)。

A.物体A的初速度B.物体A的位置坐标C.物体A的运动时间D.物体A此时的速度方向√√

(3)以物体A的初速度方向为x轴方向,竖直向下的方向为y轴方向,在某次实验中计算机描出的平抛运动的轨迹如图乙所示,数据的采集频率为25Hz。由图乙轨迹图线分析可知,物体A平抛的初速度大小为_________________m/s(结果保留2位有效数字);该实验测得当地的重力加速度偏小,可能的原因是______________________________。

1.5(1.4~1.7均可)受空气阻力,竖直方向加速度小于g

类型二

项目错误操作及原因正确操作定方向

项目错误操作及原因正确操作定圆心

项目错误操作及原因正确操作定原点

项目错误操作及原因正确操作定轨迹

项目错误操作及原因正确操作定坐标轴

项目错误操作及原因正确操作释放位置合适

【典例2】某小组用如图1所示的装置研究平抛运动。将坐标纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直硬板上,小球沿斜槽轨道滑下后从斜槽末端Q点飞出,落在水平挡板MN上,在坐标纸上挤压出一个痕迹点,移动挡板,依次重复上述操作,坐标纸上将留下一系列痕迹点。(1)

【多选】关于该实验应注意的问题,下列做法正确的是________(填正确答案的标号)。

A.小球每次从斜槽上同一位置由静止释放B.调节挡板的高度时必须等间距变化C.建立坐标系时,取斜槽的末端为坐标原点D.小球运动时不应与硬板上的坐标纸相接触E.将球的位置记录在纸上后,取下纸,用直尺将点连成折线

√√【解析】(1)为了保证小球每次抛出的速度相同,应使小球每次从斜槽上同一位置由静止释放,故A正确;调节挡板的高度时不需要等间距变化,故B错误;建立坐标系时,坐标原点应为小球处于斜槽末端时球心在坐标纸上的水平投影点,故C错误;实验要求小球滚下时不能碰到硬板上的坐标纸,避免因摩擦而使运动轨迹改变,故D正确;将球的位置记录在纸上后,取下纸,最后轨迹应连成平滑的曲线,故E错误。(2)在该实验中,让小球多次从斜槽上滚下,在坐标纸上依次记下小球的位置,同学甲和同学乙得到的记录纸如图2所示,从图中明显看出甲的实验错误是__,乙图中有两个点位于抛物线下方的原因是___(以上各空均填正确答案的标号,单选)。

A.斜槽轨道不光滑B.斜槽末端不水平C.小球在释放时有初速度v0D.小球每次自由释放的位置不同

BD【解析】(2)从图中明显看出甲的实验错误是:小球抛出时的速度不是水平方向,即斜槽末端不水平,故选B。乙图中有两个点位于抛物线下方,说明小球从斜槽末端抛出的初速度不同,故原因是静止释放小球的位置不同。故选D。(3)实验室中用图3的装置进行“探究平抛运动的规律”的实验,下列操作正确的是________(填正确答案标号)。

A.选距原点近一些的点来测量B.利用拴在槽口处的重垂线,作出Oy轴,Ox轴与Oy轴垂直C.测出平抛小球的质量

√【解析】(3)选距原点远一些的点来测量,选项A错误;利用拴在槽口处的重垂线,作出Oy轴,Ox轴与Oy轴垂直,选项B正确;该实验不需要测出平抛小球的质量,选项C错误。(4)为了准确描绘小球运动轨迹,需要建立直角坐标系,对于坐标原点O的定位正确的是________。

√【解析】(4)应选择斜槽末端小球球心的位置作为坐标原点,故选B。(5)丙同学不小心将记录实验的坐标纸弄破损,导致平抛运动的初始位置缺失。他选取轨迹上的某一点作为坐标原点O,建立xOy坐标系(x轴沿水平方向,y轴沿竖直方向),如图4所示。在轨迹上选取A、B两点,坐标纸中每个小方格的边长为L,重力加速度为g,根据题中所给信息,可以求出小球平抛运动的初速度v0=________(计算结果用L,g表示)。

巩固练习1.(2026·长郡中学月考)某学习小组利用不同的实验装置,进行探究平抛运动规律的实验:(1)

【多选】甲同学采用如图甲所示的装置,为了验证做平抛运动的小球在竖直方向做自由落体运动,用小锤打击弹性金属片,A球水平抛出,同时B球被松开自由下落。关于该实验,下列说法中正确的有(

)A.两球的质量应相等B.两球同时落地C.应改变装置的高度,多次实验D.增大打击力度,则B球先落地E.该实验也能说明A球在水平方向上做匀速直线运动√√【解析】(1)该实验中,其A、B两个球的质量不需要相等,小锤打击弹性金属片后,A球做平抛运动,B球做自由落体运动,A球在竖直方向上的运动情况跟B球相同,所以误差允许范围内两球应同时落地;当增大打击力度,A球水平距离会增大,但在竖直方向上的运动情况不变,所以两球仍然会同时落地,故A、D错误,B正确;为探究实验的科学性,应改变装置的高度多次实验,从而避免实验偶然性,故C正确;该实验只能说明A球做平抛运动,B球做自由落体运动,A球在竖直方向上的运动情况跟B球相同,不能说明A球在水平方向上做匀速直线运动,故E错误。

1.2

2.(2026·长沙模拟)图甲是“研究平抛运动规律”的实验装置,当地重力加速度为g。(1)在实验中,为了减少实验误差,在安装斜槽时,斜槽末端应该_____;每次要将钢球从斜槽_________静止释放。水平同一位置【解析】(1)要求钢球离开轨道后做平抛运动,所以斜槽末端在安装时要调成水平;在确定同一轨迹上的点时要求钢球的初速度一致,所以每次释放钢球时要在同一位置静止释放。(2)以平抛起点为坐标原点,水平方向建立x轴,竖直向下为y轴。在轨迹上取一些点,测量得到它们的坐标(x,y),描绘y−x2图像,图乙中的曲线a、b、c能说明小球的轨迹是抛物线的是曲