4.4实验五：研究平抛物体的运动（练）--2023年高考物理一轮复习讲练测（全国通用）（解析版）_04高考物理_通用版（老高考）复习资料_2023年复习资料_一轮复习

专题 4.4 实验五：研究平抛物体的运动 1．某同学用下图装置研究平抛运动的规律。 （1）先用小锤击打弹性金属片，A球水平抛出，B球自由下落，改变高度多次实验，两球均同时落地，实 验说明平抛运动在竖直方向的分运动是__________； （2）在小锤击打弹性金属片的同时，用频闪照相机拍摄A球运动的轨迹。图为小球A的频闪照片的一部 分。已知照片上小方格的实际边长为 ，频闪照片上相邻两点拍摄的时间间隔为 ，则小球A平抛的 初速度大小为__________ 。 【答案】 自由落体运动 1.5 【解析】 （1）[1]平抛运动的时间由竖直方向的运动决定，由于与自由落体运动同时落地，则该实验可说明，平抛 运动在竖直方向的分运动是自由落体运动。 （2）[2]水平方向根据 代入数据得 2．在研究平抛运动的实验中： （1）对于实验的操作要求，下列说法正确的是___________A． 轨道必须是光滑的，且每次释放小球的初始位置相同 B． 应该将斜槽轨道的末端调成水平 C． 以斜槽末端，紧贴着槽口处作为小球做平抛运动的起点和所建坐标的原点O D． 为准确描述小球的运动轨迹，应将用一条曲线把所有的点连接起来 （2）如图所示为一小球做平抛运动的闪光照片的一部分，图中方格的格长为5cm，取g=10m/s2，求： ①小球运动的水平分速度是 ___________ m/s； ②小球经过B点时速度的大小是 ___________ m/s。 【答案】 B 1.5 2. 5 【解析】 （1）[1]A．轨道不一定是光滑的，只要保证小球每次释放的初始位置相同即可，A错误； B．斜槽轨道的末端必须保证水平，以保证小球做平抛运动，B正确； C．以小球在斜槽末端时，球心在白纸上的投影作为坐标原点，C错误； D．为使所描曲线与小球运动轨迹吻合，应将所有通过硬纸片确定的点用平滑曲线连接，并不需要包含所 有的点，D错误。 故选B。 （2）[2][3]根据 解得 小球的初速度为通过B点时，竖直方向的速度为 小球通过B点的速度为 3．用甲图实验装置，进行“探究平抛运动特点”的实验。实验过程中，用铁锤打击弹片，使A球水平抛 出，同时B球自由落下，并用频闪照相记录小球的运动情况，如图乙所示。发现两球在竖直方向的运动始 终同步。 （1）下列判断正确的是_________； A．实验中必须保证两球的质量相等 B．球A在竖直方向的分运动为自由落体运动 C．若增大打击弹片力度，A球在空中运动时间将延长 （2）小球运动中的几个位置如图乙所示，请在乙图中描绘出A球的运动轨迹_______； （3）已知拍照时频闪周期是0.05s，图乙中每个小方格的边长为l=1.20cm。通过计算得出小球A抛出时的 速度大小 =______m/s，当地的重力加速度g=______ （均保留小数点后两位）。 【答案】 B 画图 0.72 9.60 【解析】 解：（1）[1] A．因在误差允许的范围内，实验中两球的质量不一定必须相等，因为两球下落的时间与质 量无关，A错误；B．因两球在同一高度，同时运动，又同时落地，因此球A在竖直方向的分运动为自由落体运动，B正确； C．A球在空中飞行时间与水平的初速度无关，因此增大打击弹片力度，A球在空中运动时间将不变，C错 误。 故选B。 （2）[2]A球的运动轨迹图。 （3）[3]已知拍照时频闪周期是0.05s，图乙中每个小方格的边长为l=1.20cm。小球A抛出时的速度大小为 [4] 由 ，可得当地的重力加速度 4．用图示装置“探究平抛运动的特点”，甲图中，M、N为相同的斜槽，且都固定在背板上，开关同时控 制两斜槽上电磁铁的通断。P为一可以在横杆上左右移动的电磁铁，K为一光控开关（控制P的通断，当 铁球经过此处时K断开），Q为倾斜挡板，背板与底座（如图乙）垂直。步骤如下： ①调节高度旋钮，使两水平仪中气泡均处于中央； ②移去Q，接通电源，闭合S，让斜槽M、N上的电磁铁分别吸住两铁球，断开S，观察现象； ③再闭合S，让P及M的电磁铁分别吸住两铁球，断开S，观察现象。改变P的位置，重复上述操作； ④将一坐标纸和复写纸固定在背板上，装上Q闭合S，让M的电磁铁吸住小球，断开S，钢球落到Q上， 挤压复写纸，在纸上留下印迹。上下调节Q，重复此过程，记录多个印迹： ⑤断开电源，取下坐标纸，根据印迹进行分析。（1）调节左侧水平仪的目的是______； （2）步骤③观察到现象是______，说明了______； （3）图丙中a、b、c、d为小球在平抛运动途中的几个位置，小方格的边长 ，则a点______（选 填“是”、“不是”）抛出点，初速度 ______ （取 ）； （4）某次实验中，底座上右侧水平仪如丁所示，若不计阻力，则可能出现的误差有______； A．因背板上端向纸面外侧倾斜，导致 测量值偏小 B．因背板上端向纸面外侧倾斜，导致 测量值偏大 C．因背板上端向纸面内侧倾斜，导致 测量值偏小 D．因背板上端向纸面内侧倾斜，导致 测量值偏大 【答案】 使斜槽末端切线水平，小球飞离斜槽后做平抛运动 P、M两电磁铁吸住的两 铁球同时落地 平抛运动的小球竖直方向做自由落体运动 不是 1.0 C 【解析】 （1）[1]调节左侧水平仪的目的是：使斜槽末端切线水平，小球飞离斜槽后做平抛运动。 （2）[2]步骤③观察到现象是：P、M两电磁铁吸住的两铁球同时落地。 [3]M处的电磁铁经过斜槽末端的光控开关K时，P处的电磁铁电源断开，两球在同一高度同时开始在空中 运动，P处小球做自由落体运动，两铁球同时落地说明，平抛运动的小球竖直方向做自由落体运动。 （3）[4]若a点是抛出点，则因为小球竖直方向做自由落体运动，相等时间内的位移比应为 ，但是图 丙中各点竖直方向的位移比为 ，故a点不是抛出点。 [4]由图丙可知 代入数据，联立可得 （4）[5]由图丁可知，水平仪气泡偏下，故背板向纸面内倾斜。因此图丙中坐标纸竖直方向的距离不是小 球实际竖直方向下落的高度，实际竖直方向的分位移应为坐标纸中的距离在竖直方向的投影，即测量值比实际值偏大，由 可知，相邻两点间的时间的测量值t偏大。而水平方向的距离与背板是否倾斜无 关，故由 可知，初速度的测量值偏小。故选C。 5．某学习小组用实验探究平抛运动规律，采用如图所示实验装置。 （1）刚开始时，让小球A、B处于同一高度，用小锤击打弹性金属片，使A球水平飞出，同时B球被松 开。 （2）改变小锤打击的力度，观察A、B两球落地的先后情况，发现__________（填字母） A．击打的力度越大，A球越先落地 B．击打的力度越大，A球越后落地 C．无论击打的力度如何，两球总是同时落地 D．以上情况都有可能 （3）一位同学采用频闪摄影的方法拍摄到小球A做平抛运动的照片，如图所示。图中每个小方格的边长 为L，分析可知，位置a__________（选填“是”或“不是”）平抛运动的起点，该频闪摄像照片的频率 为__________，（用含有L和g的式子表示），小球做平抛运动到达b点速度v=__________（用含有L和 b g的式子表示） 【答案】 C 是 【解析】 （2）[1]改变小锤打击的力度，观察A、B两球落地的先后情况，发现无论击打的力度如何，两球总是同 时落地。 故选C； （3）[2]在相同时间内，竖直方向上的位移为1∶3∶5，可判断出a是平抛运动的起点。 [3][4]从a点到b点，水平方向上有竖直方向上有 联立得 6．在“研究平抛运动”实验中： （1）下列说法正确的有____________。 A．调节斜槽轨道末端水平，是为了保证小球抛出的初速度相同 B．检验是否调节水平，方法是将小球放在轨道末端，看小球是否滚动 C．每次释放小球时都应由静止释放，且可以不从斜槽上的同一位置释放 D．不必使用光滑的斜槽 （2）如图所示为某同学在研究小球的平抛运动时拍摄的频闪照片的一部分，其背景是边长为1.25 的小 方格，取 ，由图可求得照相机的闪光时间间隔为_______s；小球抛出时的初速度大小为_____ 。 【答案】 BD##DB 0.05 1.25 【解析】（1）[1]A．调节斜槽轨道末端水平，是为了保证小球抛出的初速度水平，故A错误； B．检验是否调节水平，方法是将小球放在轨道末端，看小球是否滚动，若小球静止不动，则斜槽末端水 平，故B正确； C．为了保证描绘的是小球以同一初速度抛出时的运动轨迹，所以每次释放小球时都应从斜槽的同一位置 由静止释放，故C错误； D．由于从斜槽的同一位置由静止释放，斜槽不必须光滑也能保证每次小球初速度相同，故D正确。 故选BD。 （2）[2]由于小球在竖直方向上做自由落体运动，设小格的边长为L，根据 可得闪光的时间间隔 [3]水平方向做匀速直线运动，根据 解得 7．（1）在探究平抛运动的规律时，可以选用下列各种装置图，以下操作合理的是______ ； A．选用图1装置研究平抛物体竖直分运动，应该用眼睛看A、B两球是否同时落地 B．选用图2装置要获得钢球的平抛轨迹，每次一定要从斜槽上同一位置由静止释放 C．除上述装置外，也能用数码照相机拍摄钢球做平抛运动时每秒15帧的录像获得平抛轨迹 （2）图a是研究小球在斜面上平抛运动的实验装置；每次将小球从弧型轨道同一位置静止释放，并逐渐改 变斜面与水平地面之间的夹角θ，获得不同的射程x，最后做出如图b所示的x—tanθ图像，g = 10m/s2， 则由图b可知，小球在斜面顶端水平抛出时的初速度v= ___________（结果保留一位有效数字）实验中 0 发现θ超过60°后，小球将不会掉落在斜面上，则斜面的长度为___________。【答案】 ABC 1m/s 【解析】 （1）[1]A．选用装置图1研究平抛物体竖直分运动，应该用眼睛看A、B两球是否同时落地，A正确； B．选用装置图3要获得钢球的平抛轨迹，每次一定要从斜槽上同一位置由静止释放钢球，这样才能保证 初速度相同，B正确； C．用数码照相机拍摄时曝光时间的固定的，所以可以用来研究平抛运动，C正确。 故选ABC。 （2）[2]小球做平抛运动落在斜面上，有 解得 则水平位移 由数学知识知图b的斜率为 解得 v= 1m/s 0 [3]设板长为L，当θ = 60°时，水平方向有 Lcos60° = vt 0 竖直方向有解得 1．（2022·北京西城·二模）某同学做“探究平抛运动的特点”实验。 （1）该同学先用图1所示的器材进行实验。他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，改变小球距地面的高度和打击小球的力度，多次重复实验，均可以观察到A、B两球同 时落地。关于本实验，下列说法正确的是( ) A．实验现象可以说明平抛运动在水平方向上是匀速直线运动 B．实验现象可以说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动 C．实验现象可以同时说明平抛运动在两个方向上的运动规律 （2）为了在（1）实验结论的基础上进一步研究平抛运动的规律，该同学用图2所示的器材继续进行实验， 描绘出小球做平抛运动的轨迹。如图3所示，以小球的抛出点O为原点，水平方向为x轴，竖直方向为y 轴建立坐标系。该同学在轨迹上测量出A、B、C三点的坐标分别为 、 和 。如果坐标 满足___________关系，说明小球抛出后在O、A、B、C相邻两点间运动经历了相等的时间间隔。同时， 如果坐标还满足___________关系，那么证明小球的水平分运动是匀速直线运动。（3）某同学设计了一个探究平抛运动的家庭实验装置。如图4所示，在一个较高的塑料筒侧壁靠近底部的 位置钻一个小孔，在小孔处沿水平方向固定一小段吸管作为出水口。将塑料筒放在距地面一定高度的水平 桌面上，在筒中装入一定高度的水，水由出水口射出，落向地面，测量出水口到地面的高度y和水柱的水 平射程x。在实验测量的过程中，该同学发现测量水柱的水平射程x时，若测量读数太慢，x的数值会变化。 a.请分析水平射程x的数值变化的原因。( ) b.为了减小实验误差，应选用直径较大的容器，还是直径较小的容器？请说明判断依据。( ) 【答案】 B 见解析 用直径较大的容器 【解析】 （1）[1]观察到A、B两球同时落地，说明两球在竖直方向的运动完全相同，即可以说明平抛运动在竖直 方向上是自由落体运动；故选B。 （2）[2][3]小球抛出后在O、A、B、C点若时间间隔相等，则需满足 即满足 即 如果小球的水平分运动是匀速直线运动，则还满足 即 （3）a. [4]若测量读数太慢，则随着水的不断流出，则水从管口流出的速度会不断减小，则在竖直高度不 变的情况下，水流的射程会减小，即x减小。b.[5]为了减小实验误差，应选用直径较大的容器；因用直径较大的容器时，当管中流出同样多的水时，容 器中液面下落的高度较小，则对管口水流的速度影响较小。 2．（2022·广东汕头·二模）小羽同学尝试利用数码相机和视频软件研究平抛运动。在平抛运动演示仪表面 贴上坐标纸，拍摄出小球做平抛运动的一段视频。利用FreeVidcotoJPG软件将视频转化为图片，若视频帧 格式是每秒30帧，即通过软件每秒可生成30张图片，在图片中选出有小球画面的连续7张图片，并依次 对齐叠加，得到小球做平抛运动时连续时刻的像，如图所示。以坐标纸的左上角为坐标原点，以水平向右 为x轴正方向，竖直向下为y轴正方向建立直角坐标系，读取小球水平方向和竖直方向的位置，记录到表 格中。 位置 xn（m） yn（m） （m） 1 0.000 0.000 ﹣﹣ 2 0.025 0.010 0.010 3 0.048 0.029 0.019 4 0.070 0.058 0.029 5 0.094 0.099 0.041 6 0.117 0.150 0.051 7 0.139 0.212 0.062 （1）叠加后图片中小球相邻两个像的时间间隔是_______s，小球水平方向的平均速度为_______m/s。（结 果保留两位有效数字） （2）用逐差法计算小球的加速度，则a＝_______m/s2（结果保留两位有效数字）。 【答案】 0.033 0.70 9.6 【解析】 （1）[1]通过软件每秒可生成30张图片，在图片中选出有小球画面的连续7张图片，并依次对齐叠加，可 知叠加后图片中小球相邻两个像的时间间隔是[2]小球水平方向的平均速度为 （2）[3]小球在竖直方向做匀加速的直线运动，利用逐差法可得 3．（2022·海南·海口一中模拟）在“探究平抛运动的特点”的实验中： （1）为减小空气阻力对小球的影响，选择小球时，应选择下列的______； A．实心小铁球 B．空心小铁球 C．实心小木球 D．以上三种球都可以 （2）在“研究平抛物体运动”的实验中，小球与斜槽间的摩擦力对描绘平抛物体运动的轨迹_____（填 “有”或“没有”）影响； （3）某同学为了更精确地描绘出小球做平抛运动的轨迹，使用频闪照相机（每隔相等时间T拍一次照 片）拍摄小球在空中的位置，图中背景方格的边长表示实际长度5cm，如果取g=10m/s2，那么小球做平抛 运动的水平初速度大小是______m/s。 【答案】 A 没有 1.5 【解析】 （1）[1]选择密度大、体积小的球能够减少空气阻力的影响，故选择实心铁球。 故选A。 （2）[2]该实验只要求每一次释放小球时，小球从轨道末端飞出的初速度相同即可，故只要从斜槽的同一 高度释放，即可满足以上要求，因此小球与斜槽间的摩擦力对实验没有影响。 （3）[3]小球在竖直方向上做自由落体运动，则满足匀变速直线运动的规律 可得 T=0.1s由于小球在水平方向上做匀速直线运动 可得 v=1.5m/s 4．（2022·四川南充·三模）某中学生用如图（a）所示装置和频闪仪、照相机“探究平抛运动的特点”.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0.1s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20cm.该同学在实验中测得的小球的 高度差已经在图（b）中标出， 完成下列填空： （1）小球做平抛运动的初速度v=________m/s，小球运动到图中位置A时，其速度的竖直分量大小为 0 _________m/s（结果均保留2位小数）； （2）根据图（b）中实验数据可得，当地重力加速度g测量值为__________m/s2； （3）由资料得该地的重力加速度g=9.791m/s，可得测量的相对误差 100%=______________ 0 （结果保留1位有效数字）。 【答案】 2.00 3.88##3.89 9.6 2% 【解析】 （1）[1]小球在水平方向做匀速直线运动，根据公式 ，代入（b）中数据可得，小球运动到图（b） 中位置A时，其速度的水平分量大小为 [2]根据中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度可得，竖直分量大小为（2）[3]小球在竖直方向做匀加速直线运动，根据 可知，重力加速度为 （3）[4]测量的相对误差得 5．（2022·福建福州·三模）某同学采用如图甲所示的装置研究“平抛物体运动”的实验。 （1）实验操作步骤如下 A．把复写纸和白纸固定在竖直的硬板上，在硬板的左上方固定斜槽，并使其末端保持水平 B．将小球从斜槽P点由静止释放，用挡板MN挡住小球，在白纸上留下小球平抛运动的痕迹点 C．改变挡板MN的位置，不断重复B步骤，则在白纸上留下一系列小球平抛运动的痕迹点要完成实验目 的，还需增加下列实验步骤：_________。 （A）用天平测量小球质量 （B）用游标卡尺测量小球的直径 （C）通过重锤线，在白纸上画出竖直线 （2）图乙所示，A、B、C是平抛运动的三个痕迹点，坐标纸每小格边竖直方向长为5cm，当地重力加速 度 ， 从图中可以判断出A点_______（填“是”或“不是”）平抛运动的抛出点。该小球从槽 口末端水平抛出的初速度 _________m/s（保留2位有效数字）。【答案】 C 不是 1.5 【解析】 （1）[1]还需要增加的步骤是：在斜槽末端悬挂重锤以确定竖直方向，故C正确，AB错误； （2）[2][3]若A点为平抛运动的抛出点，竖直方向初速度为零的匀加速直线运动连续相等时间内的位移比 应为 ，由图可知，不满足此规律，故A点不是平抛运动的抛出点，由 和 水平方向位移 相等，可知时间也相等，水平方向竖直方向，根据 水平方向 代入数据联立解得 6．（2022·北京通州·一模）某同学利用如图1、图2所示的实验装置“探究平抛运动的特点”。请回答以 下问题： （1）利用图1所示装置，探究平抛运动竖直分运动的规律。用小锤击打弹性金属片后，小钢球A沿水平 方向抛出，做平抛运动；同时小钢球B被释放，做自由落体运动。分别改变小钢球距地面的高度和小锤击 打的力度，多次重复这个实验，观察到A、B两球均同时落地，得到平抛运动在竖直方向的分运动是 ___________（选填“匀速直线”或者“自由落体”）运动。 （2）利用图2所示装置，能够得到小钢球做平抛运动的轨迹。a.下列实验条件必须满足的有___________（选填选项前的字母）。 A．斜槽轨道光滑 B．斜槽轨道末段水平 C．每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球 b.如果得到了准确的小钢球做平抛运动的轨迹，并已经确定小钢球在斜槽轨道末端的球心位置为抛出点 O，如图2所示。根据实验（1）的结论和其平抛运动轨迹，请分析说明：如何确定水平分运动的规律。 ______________________ 【答案】 自由落体 BC 见解析 【解析】 （1）[1]该实验现象说明平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动。 （2）a. [2]A．斜槽轨道不一定要光滑，只要小球到达底端时速度相同即可，选项A错误； B．斜槽轨道末段水平，从而保证小球能做平抛运动，选项B正确； C．每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球，以保证平抛运动的初速度相同，选项C正确； 故选BC。 b. [3]在x轴上取间隔相等的位移，画出相应的点，如下图所示： 由于小球在y方向的分运动是自由落体运动，根据匀变速直线运动，在连续相等时间内的位移之差是一恒 量，如果 y-2y=(y-y)-(y-y)=y+y-2y 2 1 3 2 2 1 3 1 2 则说明小球在x方向做匀速直线运动，即水平方向做匀速直线运动； 7．（2022·陕西·西安中学二模）在做“研究平抛运动”的实验中，为了确定小球在不同时刻所通过的位置， 实验时用如图1所示的装置。实验操作的主要步骤如下： A．在一块平木板上钉上复写纸和白纸，然后将其竖直立于斜槽轨道末端槽口前，木板与槽口之间有一段 距离，并保持板面与轨道末端的水平段垂直 B．使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，小球撞到木板在白纸上留下痕迹 C．将木板沿水平方向向右平移一段动距离 ，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，小球撞到木板 在白纸上留下的痕迹 D．将木板再水平向右平移同样距离 ，使小球仍从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，再在白纸上得到痕迹若测得 间距离为 ， 间距离为 ，已知当地的重力加速度为 。 （1）关于该实验，下列说法中正确的是________ A．斜槽轨道必须尽可能光滑 B．每次释放小球的位置可以不同 C．每次小球均需由静止释放 D．小球的初速度可通过测量小球的释放点与抛出点之间的高度 ，之后再由机械能守恒定律求出 （2）根据上述直接测量的量和已知的物理量可以得到小球平抛的初速度大小的表达式 =___________。 （用题中所给字母表示） （3）另外一位同学根据测量出的不同 情况下的 和 ，令 ，并描绘出了如图 所示的 图像。若已知图线的斜率为 ，则小球平抛的初速度大小 与 的关系式为__________。（用题中 所给字母表示） 【答案】 C 【解析】 （1）[1] A．为了能画出平抛运动轨迹，首先保证小球做的是平抛运动，所以斜槽轨道不一定要光滑，但必须是水 平的，故A错误； BC．为保证抛出的初速度相同，应使小球每次从斜槽上相同的位置由静止释放，故B错误，C正确； D．因为存在摩擦力，故不满足机械能守恒定律，故D错误；故选C。 （2）[2]竖直方向根据自由落体运动规律可得 水平方向匀速直线运动得 解得 （3）[3] 因为 联立可得 所以 图像的斜率为 解得 1．（2013·北京·高考真题）在实验操作前应该对实验进行适当的分析．研究平抛运动的实验装置示意如图． 小球每次都从斜槽的同一位置无初速度释放，并从斜槽末端水平飞出．改变水平板的高度，就改变了小球 在板上落点的位置，从而可描绘出小球的运动轨迹．某同学设想小球先后三次做平抛，将水平板依次放在 如图1、2、3的位置，且1与2的间距等于2与3的间距．若三次实验中，小球从跑出点到落点的水平位 移依次是x，x， x，机械能的变化量依次为△E，△E，△E，忽略空气阻力的影响，下面分析正确的 1 2 3 1 2 3是 A．x- x= x-x，△E=△E=△E 2 1 3 2 1 2 3 B．x- x>x- x，△E=△E=△E 2 1 3 2 1 2 3 C．x- x>x- x ，△E<△E<△E 2 1 3 2, 1 2 3 D．x- x< x x，△E<△E<△E 2 1 3- 2 1 2 3 【答案】B 【解析】 因为平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，下落的速度越来越快，则下落相等位移的时间越来越短，水 平方向上做匀速直线运动，所以x﹣x＞x﹣x，因为平抛运动的过程中，只有重力做功，所以机械能守恒， 2 1 3 2 则，△E=△E =△E ．故B正确，A、C、D错误． 1 2 3 【点睛】 解决本题的关键是知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式进行分析． 二、多选题 2．（2014·江苏·高考真题）为了验证平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动，用如图所示的装置进 行实验。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．两球应同时落地 C．应改变装置的高度，多次实验 D．实验也能说明A球在水平方向上做匀速直线运动 【答案】BC 【解析】B．在该实验中，是用B球的运动与A球竖直方向的运动相对照，从而达到实验目的的，在竖直方向上， 两球做自由落体运动，根据自由落体运动规律可知， ，由于两球同时从同一高度开始下落，因此 在任意相等的时间内，两球下落的高度相同，显然至落地，两球下落的高度相同，时间也相同，故选项B 正确； A．做自由落体运动的物体运动规律相同，与质量无关，故选项A错误； C．为了减小实验误差，因此采用多次测量的方法，同时为了使该实验具有普遍性，需改变小球的初始高 度，故选项C正确； D．在水平方向上，没有物体的运动与A球水平方向的运动相对照，因此无法说明小球A在水平方向上的 运动规律，故选项D错误。 故选BC。 三、实验题 3．（2022·浙江·高考真题）（1）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（x，y）。 0 0 ①下列说法正确的是_______。 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v=_______。 0 A． B． C． D． 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_______。 【答案】 C D 确保多次运动的轨迹相同 【解析】①[1]A．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，故A错误； B．画轨迹时应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，故B错误； C．求平抛运动初速度时应读取轨迹上离远点较远的点的数据，便于减小读数产生的偶然误差，故C正确； 故选C。 ②[2] 坐标原点O为抛出点，由平抛规律有 联立解得平抛的初速度为 故选D。 ③[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。 4．（2020·天津·高考真题）某实验小组利用图1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。 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 ，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 、 、 ，示意如图2。重力加速度 ，钢球平抛的初速度为 ________m/s。 ③图1装置中，木板上悬挂一条铅垂线，其作用是________。 【答案】 AB 2 方便调整木板保持在竖直平面上 【解析】 ①[1]A．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； B．为保证钢球抛出时速度相同，每次应使钢球从同一位置静止释放，故B正确； CD．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 对于每次抛出的速度无影响，故C错误，D错误。 故选AB。 ②[2] 每次将木板向远离桌子的方向移动 ，则在白纸上记录钢球的相邻两个落点的时间间隔相等，刚 球抛出后在竖直方向做自由落体运动，根据 可知相邻两点的时间间隔为 刚球在水平方向上做匀速直线运动，所以小球初速度为 ③[3]悬挂铅垂线的目的是方便调整木板保持在竖直平面上。 5．（2019·北京·高考真题）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Q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y 和y，则 ______ （选填“大 1 2 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的炮弹，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】 BD 球心 需要 大于 AB B 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，竖直方向自由落体运动解答． (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Q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 可知，由于A 点不是抛出点，所以 ；设AB，BC间所用的时间为T，竖直方向有： ，水平方向有： ，联立解得： ； (3)A项：细管A始终在水面之下，B就会喷出稳定的细水柱，故可行．A正确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：将铅笔垂直于竖直的白板放轩，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； (4)由平抛运动竖直方向运动可知， ，时间 ，所以只要高度相同，时间相同，故B正确； (5)由平抛运动可知，竖直方向： ，水平方向： ，联立解得： ，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． 6．（2019·浙江·高考真题）采用如图所示的实验装置做“研究平抛运动”的实验 （1）实验时需要下列哪个器材____ A．弹簧秤 B．重锤线 C．打点计时器 （2）做实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球平抛运动的轨迹．下列的一些操作要 求，正确的是____ A．每次必须由同一位置静止释放小球 B．每次必须严格地等距离下降记录小球位置 C．小球运动时不应与木板上的白纸相接触 D．记录的点应适当多一些 （3）若用频闪摄影方法来验证小球在平抛过程中水平方向是匀速运动，记录下如图所示的频闪照片．在 测得x，x，x，x 后，需要验证的关系是________________．已知频闪周期为T，用下列计算式求得的水 1 2 3 4 平速度，误差较小的是____A． B． C． D． 【答案】 B ACD D 【解析】 （1）实验时需要重锤线来确定竖直方向，不需要弹簧秤和打点计时器，故选B. （2）实验时每次必须由同一位置静止释放小球，以保证小球到达最低点的速度相同，选项A正确； 每次不一定严格地等距离下降记录小球位置，选项B错误； 小球运动时不应与木板上的白纸相接触，否则会改变运动轨迹，选项C正确； 记录的点应适当多一些，以减小误差，选项D正确． （3）因相邻两位置的时间间隔相同，则若小球在平抛过程中水平方向是匀速运动，则满足：x-x=x-x 4 3 3 2 =x-x =x；由小球最后一个位置与第一个位置的水平距离计算求得的水平速度误差较小，则用 计算式 2 1 1 求得的水平速度误差较小 ，故选D. 7．（2017·浙江·高考真题）在研究“平抛运动”实验中，(1)图1是横档条，卡住平抛小球，用铅笔标注小 球最高点，确定平抛运动轨迹的方法，坐标原点应选小球在斜槽末端时的_______ ． A．球心 B．球的上端 C．球的下端 在此实验中，下列说法正确的是________ ． A．斜槽轨道必须光滑 B．记录的点应适当多一些 C．用光滑曲线把所有的点连接起来D．y轴的方向根据重垂线确定 （2）图2是利用图1装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片，由照片可以判断实验操作错误的是____ ．A．释放小球时初速度不为零 B．释放小球的初始位置不同 C．斜槽末端切线不水平 （3）图3是利用稳定的细水柱显示平抛运动轨迹的装置，其中正确的是_______． 【答案】 B BD C B 【解析】 （1）题干中指出用铅笔标注小球的最高点作为小球轨迹的记录点.所以坐标原点也应选为球的最高点即球 的上端.故选B; 斜槽轨道不必光滑，A错. 记录的点适当多一点，以便更准确的描出平抛轨迹.；B对. 为比较准确地描出小球运动的轨迹.将这些点平滑连接起来，C错， 用中垂线确定Y轴坐标，D对． 故选BD （2）由图可知，小球做斜抛运动.所以斜槽末端没有水平放置，选C． （3）竖直管内与大气相通，为外界大气压强，竖直管在水面下保证竖直管上出口处的压强为大气压强， 因而另一出水管的上端口处压强与竖直管上出水口处的压强有恒定的压强差，保证另一出水管出水压强恒 定，从而水速也恒定，如果竖直管上出口在水面上，则水面上为恒定大气压，因而随水面下降，出水管上 口压强降低，出水速度减小，故选B 综上所述本题答案是：(1). B (2). BD (3). C (4). B 【点睛】 在做平抛实验时一定要保证斜槽末端水平，这样才可以保证小球抛出时的速度是水平的，在描点连线时要 注意用平滑的曲线把所有的点迹连接起来． 8．（2018·浙江·高考真题）用图所示装置做“探究功与速度变化的关系”实验时，除了图中已给出的实验 器材外，还需要的测量工具有_______（填字母）；A．秒表 B．天平 C．刻度尺 D．弹簧测力计 （2）用图所示装置做“验证机械能守恒定律”实验时，释放重物前有下列操作，其中正确的两项是 _________（填字母）； A．将打点计时器的两个限位孔调节到同一竖直线上 B．手提纸带任意位置 C．使重物靠近打点计时器 （3）图是小球做平抛运动的频闪照片，其上覆盖了一张透明方格纸．已知方格纸每小格边长均为0.8 cm， 由图中可知小球的初速度大小为_____m／s（g取10 m／s2，结果保留两位有效数字）． 【答案】 （1）C （2）AC （3）0.70 【解析】 （1）探究功与速度变化的关系实验中因为使用打点计时器测速度，不需要秒表，故A错误；因为运动中 质量不变，在找关系时不需要天平侧质量，故B错误，由纸带上的点计算速度需要刻度尺测量距离，故C 正确，每次试验时橡皮筋成倍数的增加，形变量不变，功的关系不需要测力，故D错误； 故选C． （2）图中利用自由落体运动验证机械能守恒定律，故A正确，释放前手应该提纸带不挂重锤的一端，故 B错误；为了打上更多的点，重物应该靠近打点计时器，故C正确； 故选AC． （3）由平抛运动的规律得：水平方向， 竖直方向 ， 联立解得： ． 9．（2014·安徽·高考真题）图1是“研究平抛物体运动”的实验装置，通过描点画出平抛小球的运动轨迹。 （1）以下实验过程的一些做法，其中合理的有________ a. 安装斜槽轨道，使其末端保持水平 b. 每次小球释放的初始位置可以任意选择 c. 每次小球应从同一高度由静止释放 d. 为描出小球的运动轨迹描绘的点可以用折线连接 （2）实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点O为坐标原点，测量它们的水平坐 标x和竖直坐标y，图2中y-x2图象能说明平抛小球的运动轨迹为抛物线的是_________ （3）图3是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹，O为平抛起点，在轨迹上任取三点A、B、C，测 得A、B两点竖直坐标y 为5.0cm、y 为45.0cm，测得A、B两点水平距离Δx为40.0cm，则平抛小球的初 1 2 速度v 为______m/s，若C点的竖直坐标y 为60.0cm，则小球在C点的速度为v =______m/s（结果保留两 0 3 C 位有效数字，g取10m/s2）。【答案】 ac c 2.0 4.0 【解析】 （1）[1]a．斜槽末端水平，才能保证小球离开斜槽末端时速度为水平方向，a正确； bc．为保证小球多次运动是同一条轨迹，每次小球的释放点都应该相同，b错误，c正确； d．小球的运动轨迹是平滑曲线，故连线时不能用折线，d错误。 故选ac。 （2）[2]平抛运动的水平位移与竖直位移分别满足的关系是 联立可得 可知y-x2图象是直线时，说明小球运动轨迹是抛物线。 故选c。 （3）[3][4]由竖直方向的分运动可知 即水平初速度为 C点的竖直分速度为 由运动合成可知 10．（2013·上海·高考真题）如图，研究平抛运动规律的实验装置放置在水平桌面上，利用光电门传感器 和碰撞传感器可测得小球的水平初速度和飞行时间，底板上的标尺可以测得水平位移． 保持水平槽口距底板高度h＝0.420m不变．改变小球在斜槽导轨上下滑的起始位置，测出小球做平抛运动 的初速度v、飞行时间t和水平位移d，记录在表中． 0 (1)由表中数据可知，在h一定时，小球水平位移d与其初速度v 成____关系，与____无关． 0 v(m/s) 0.741 1.034 1.318 1.584 0 t(ms) 292.7 293.0 292.8 292.9 d(cm) 21.7 30.3 38.6 46.4 (2)一位同学计算出小球飞行时间的理论值 发现理论值与测量值之差约为 3ms．经检查，实验及测量无误，其原因是____． (3)另一位同学分析并纠正了上述偏差后，另做了这个实验，竞发现测量值t′依然大于自己得到的理论值 ， 但二者之差在3－7ms之间，且初速度越大差值越小．对实验装置的安装进行检查，确认斜槽槽口与底座 均水平，则导致偏差的原因是____． 【答案】 正比 t g的取值不准确 光电门传感器置于槽口内侧【解析】 平抛运动水平方向匀速直线运动，位移与速度成正比．与时间无关．当地重力加速度不等于10，小于10. 光电门传感器置于槽口内侧，导致测得的时间还包括槽口运动的时间，初速度越大，槽口运动时间越少， 误差越小. 11．（2007·四川·高考真题）在做“研究平抛物体的运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉 之外，下列器材中还需要的是____． A、游标卡尺 B、秒表 C、坐标纸 D、天平 E、弹簧秤 F、重垂线 实验中，下列说法正确的是____ A、应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下 B、斜槽轨道必须光滑 C、斜槽轨道末端可以不水平 D、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 E、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 【答案】 CF AD 【解析】 第一空、CF 在做“研究平抛物体的运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要重锤 线，确保小球抛出是在竖直面内运动；还需要坐标纸，便于确定小球间的距离；游标卡尺是测量长度的， 不需要；秒表是用来测时间的，不需要；天平用来测质量，不需要；弹簧秤用来测力的，不需要；故需要 的为CF． 第二空、AD A、为了使小球平抛运动的初速度相同，小球需从斜槽上相同的位置自由滑下，斜槽轨道不一定需要光滑， 故A正确，B错误． C、为了使小球做平抛运动，斜槽的末端一定要水平，故C错误． D、要画出轨迹，必须让小球在同一位置多次释放，才能在坐标纸上多找到一些点，然后将这些点平滑连 接起来，就能描绘出平抛运动轨迹，所以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D正确． E、实验总是有误差的，不能用一条曲线把所有的点连接起来，应该将找到的点用平滑的曲线连接起来， 有的点可能在平滑的曲线上，有的点也可能不在平滑的曲线上，故E错误．