專(zhuān)題16 研究平拋運(yùn)動(dòng)-2020年高考物理必考17個(gè)實(shí)驗(yàn)精講精練(解析版)

1、高中物理實(shí)驗(yàn)研究平拋運(yùn)動(dòng)1.2019年高考北京理綜卷第21題（18分）用如圖1所示裝置研究平地運(yùn)動(dòng)。將白紙和復(fù)寫(xiě)紙對(duì)齊重疊并固定在豎直的硬板上。鋼球沿斜槽軌道PQ滑下后從Q點(diǎn)飛出，落在水平擋板MN上。由于擋板靠近硬板一側(cè)較低，鋼球落在擋板上時(shí)，鋼球側(cè)面會(huì)在白紙上擠壓出一個(gè)痕跡點(diǎn)。移動(dòng)擋板，重新釋放鋼球，如此重復(fù)，白紙上將留下一系列痕跡點(diǎn)。硬板白紙重錘線(xiàn)（1）下列實(shí)驗(yàn)條件必須滿(mǎn)足的有。斜槽軌道光滑B.斜槽軌道末段水平C.擋板高度等間距變化D每次從斜槽上相同的位置無(wú)初速度釋放鋼球（2）為定量研究，建立以水平方向?yàn)閄軸、豎直方向?yàn)閥軸的坐標(biāo)系。取平拋運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，將鋼球靜置于Q點(diǎn)，鋼球的（

2、選填“最上端”、“最下端”或者“球心”）對(duì)應(yīng)白紙上的位置即為原點(diǎn)；在確定y軸時(shí)（選填“需要”或者“不需要”）y軸與重錘線(xiàn)平行。若遺漏記錄平拋軌跡的起始點(diǎn)，也可按下述方法處理數(shù)據(jù)：如圖2所示，在軌跡上取A、B、C三點(diǎn)，AB和BC的水平間距相等且均為x.測(cè)得AB和BC的豎直間距分別是y和y2,則丁（選填“大于”、“等于”或者“小于”）?？汕蟮娩撉蚱綊伒某跛俣却笮。ㄒ阎?dāng)?shù)刂亓铀俣葹間,結(jié)果用上述字母表示）。為了得到平拋物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，同學(xué)們還提出了以下三種方案，其中可行的。從細(xì)管水平噴出穩(wěn)定的細(xì)水柱，拍攝照片，即可得到平拋運(yùn)動(dòng)軌跡用頻閃照相在同一底片上記錄平拋小球在不同時(shí)刻的位置，平滑連接各位置

3、，即可得到平拋運(yùn)動(dòng)軌跡將鉛筆垂直于豎直的白紙板放置，筆尖緊靠白紙板，鉛筆以一定初速度水平拋出，將會(huì)在白紙上留下筆尖的平拋運(yùn)動(dòng)軌跡伽利略曾研究過(guò)平拋運(yùn)動(dòng)，他推斷：從同一炮臺(tái)水平發(fā)射的炮彈，如果不受空氣阻力，不論它們能射多遠(yuǎn)，在空中飛行的時(shí)間都一樣。這實(shí)際上揭示了平拋物體。在水平方向上做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)在下落過(guò)程中機(jī)械能守恒牛頓設(shè)想，把物體從高山上水平拋出，速度一次比一次大，落地點(diǎn)就一次比一次遠(yuǎn)，如果速度足夠大，物體就不再落回地面，它將繞地球運(yùn)動(dòng)，成為人造地球衛(wèi)星。同樣是受地球引力，隨著拋出速度增大，物體會(huì)從做平拋運(yùn)動(dòng)逐漸變?yōu)樽鰣A周運(yùn)動(dòng)，請(qǐng)分析原因?！敬鸢浮?1.(18分)(

4、1)BD(2)a.球心需要b.大于JJy2人(3)AB(4)B(5)物體初速度較小時(shí)，運(yùn)動(dòng)范圍很小，引力可以看作恒力重力，做平拋運(yùn)動(dòng)；隨著物體初速度增大，運(yùn)動(dòng)范圍變大，引力不能再看作恒力；當(dāng)物體初速度達(dá)到第一宇宙速度時(shí)，做圓周運(yùn)動(dòng)而成為地球衛(wèi)星。解析】(1)斜槽末段水平保證鋼球平拋。(2)b.y2-yi二gT2，所以T=J兒yx1,v=x-g0Ty-y212.浙江新高考（2019年4月）第17題.（5分）采用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置做“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)需要下列哪個(gè)器材彈簧秤B.重錘線(xiàn)C.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器第17題圖1（2）做實(shí)驗(yàn)時(shí)，讓小球多次沿同一軌道運(yùn)動(dòng)，通過(guò)描點(diǎn)法畫(huà)出小球平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡

5、。下列的一些操作要求，正確的是（多選）每次必須由同一位置靜止釋放小球每次必須嚴(yán)格地等距離下降記錄小球位置小球運(yùn)動(dòng)時(shí)不應(yīng)與木板上的白紙相接觸記錄的點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些（3）若用頻閃攝影方法來(lái)驗(yàn)證小球在平拋過(guò)程中水平方向是勻速運(yùn)動(dòng)，記錄下如圖2所示的頻閃照片。在測(cè)得x1,x2,x3,x4后，需要驗(yàn)證的關(guān)系。已知頻閃周期為T(mén),用下列計(jì)算式求得的水平TOC o 1-5 h z123x4A.B.C.D.疋【答案】(1)B(2)ACD(3)x4-x3=x3-x2=x2-x1=x1D解析】（3）相對(duì)誤差=I測(cè)量值-真實(shí)值II測(cè)量值IIX100%,同一把尺子測(cè)量，讀數(shù)誤差是相同的，測(cè)量值越大,分母越大，相對(duì)誤差就越

6、小。練習(xí)題1在做“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，坐標(biāo)紙應(yīng)當(dāng)固定在豎直的木板上，下列圖中所示坐標(biāo)紙的固定情況與斜槽末端的關(guān)系正確的是（）【答案】C【解析】斜槽末端水平且與坐標(biāo)值連接。描述做平拋運(yùn)動(dòng)的物體在豎直方向上的速度vy（取向下為正）隨時(shí)間變化的圖象是圖中的（）2.【答案】D【解析】平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上的分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)，豎直方向上的速度隨時(shí)間的關(guān)系vy二gt，是正比例函數(shù)，故選項(xiàng)D正確.3如圖所示，在粗糙水平桌面上用練習(xí)本做成一個(gè)斜面，使小鋼球從斜面上某一位置滾下，鋼球沿桌面飛出后做平拋運(yùn)動(dòng)用刻度尺測(cè)出下列哪一組數(shù)據(jù)可以求出鋼球離開(kāi)水平桌面時(shí)的速度（）A鋼球在練習(xí)本上滾下的距離、鋼球釋放點(diǎn)離

7、桌面的高度B水平桌面的高度、鋼球落地點(diǎn)與桌邊的水平距離C鋼球釋放點(diǎn)離桌面的高度、鋼球在水平桌面上運(yùn)動(dòng)的距離D鋼球釋放點(diǎn)離桌面的高度、鋼球落地點(diǎn)與桌邊的水平距離【答案】B【解析】鋼球沿桌面飛出后做平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律得gt2,x=vt,聯(lián)立解得v=xg00i2y故要求出鋼球離開(kāi)水平桌面時(shí)的速度，需測(cè)量水平桌面的高度y、鋼球落地點(diǎn)與桌邊的水平距離x，B項(xiàng)正確.4在“研究平拋運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中.TOC o 1-5 h z圖是橫擋條卡住平拋小球，用鉛筆標(biāo)注小球最高點(diǎn)，確定平拋運(yùn)動(dòng)軌跡的方法，坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)選小球在斜槽末端點(diǎn)時(shí)的.A.球心B.球的上端C.球的下端在此實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是.A.斜槽軌道必須

8、光滑B.記錄的點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些C.用光滑曲線(xiàn)把所有的點(diǎn)連接起來(lái)D.y軸的方向根據(jù)重錘線(xiàn)確定下圖是利用上圖裝置拍攝小球做平拋運(yùn)動(dòng)的頻閃照片，由照片可判斷實(shí)驗(yàn)操作錯(cuò)誤的，O釋放小球時(shí)初速度不為0釋放小球的初始位置不同斜槽末端切線(xiàn)不水平下圖是利用穩(wěn)定的細(xì)水柱顯示平拋運(yùn)動(dòng)軌跡的裝置，其中正確的是()【答案】(1)BBD(2)C(3)B【解析】(1)因?yàn)槠渌c(diǎn)是球的上端，所以第一個(gè)點(diǎn)也應(yīng)該是球的上端。Y軸是豎直方向，所以用重垂線(xiàn)。斜上拋運(yùn)動(dòng)，斜槽末端切線(xiàn)不水平。要有排氣管。如圖甲是研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置圖，圖乙是實(shí)驗(yàn)后在白紙上作的圖在甲圖上標(biāo)出0點(diǎn)及Ox、Oy軸，并說(shuō)明這兩條坐標(biāo)軸是如何作出的.固定斜槽軌

9、道時(shí)應(yīng)注意使.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需經(jīng)過(guò)多次釋放小球才能描繪出小球平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意計(jì)算小球平拋初速度的公式v=，根據(jù)圖乙給出的數(shù)據(jù)，可計(jì)算出v=m/s.(g取9.800m/s2)5.【答案】(1)見(jiàn)解析底端切線(xiàn)沿水平方向使小球每次都從同一高度處無(wú)初速度滾下x”2X1-6【解析】(1)如圖所示，在斜槽末端小球球心在白紙上的投影為0點(diǎn)，從0點(diǎn)開(kāi)始作平行于重垂線(xiàn)向下的直線(xiàn)為Oy軸，再垂直于Oy作Ox軸.為了保證小球離開(kāi)斜槽時(shí)的速度沿水平方向，應(yīng)調(diào)整斜槽使底端切線(xiàn)沿水平方向?yàn)榱吮ＷC小球每次做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡一致，要求它的初速度相同，故每次都讓小球從斜槽的同一高度處無(wú)初速度滾下.由于汁叮，+gt2,故初

10、速度vo=x2X根據(jù)圖乙給出的數(shù)據(jù)，可計(jì)算出v0=1.6m/s.6如圖甲所示，AB是一可升降的豎直支架，支架頂端A處固定一弧形軌道，軌道末端水平.一條形木板的上端鉸接于過(guò)A的水平轉(zhuǎn)軸上，下端擱在水平地面上.將一小球從弧型軌道某一位置由靜止釋放，小球落在木板上的某處，測(cè)出小球平拋運(yùn)動(dòng)的水平射程x和此時(shí)木板與水平面的夾角Q，并算出tan改變支架AB的高度，將小球從同一位置釋放，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，得到多組x和tan，記錄的數(shù)據(jù)如下表：實(shí)驗(yàn)次數(shù)1234tanfl0,180.320,691LOO1.191.430.0350.06561400.1600,2400.290在圖乙的坐標(biāo)中描點(diǎn)連線(xiàn)，做出xtand的關(guān)系

11、圖象;根據(jù)xtan。圖象可知小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度v=m/s；實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)Q超過(guò)60。后，小球?qū)?不會(huì)掉落在斜面上，則斜面的長(zhǎng)度為m(重力加速度g取10m/s2)；實(shí)驗(yàn)中有一組數(shù)據(jù)出現(xiàn)明顯錯(cuò)誤，可能的原因是6.【答案】(1)如圖所示:小球釋放位置與其他次實(shí)驗(yàn)不同(低于其他次實(shí)驗(yàn))【解析】(1)xtan。的關(guān)系圖象如圖所示:2鞏tan8根據(jù)tan。=2_得：,則水平射程為：x=v0七=壬0.2X10.m/s=1.0m/s.k=0.2，解得：v0=可知圖線(xiàn)的斜率k=-當(dāng)。=60時(shí)，有t=s，則斜面的長(zhǎng)度為：=土m0.69m.實(shí)驗(yàn)中有一組數(shù)據(jù)出現(xiàn)明顯錯(cuò)誤，由圖可知，水平射程偏小，由X=篤空知，初速度偏

12、小，即小球釋放位置低于其他次實(shí)驗(yàn)未來(lái)在一個(gè)未知星球上用如圖(a)所示裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律.懸點(diǎn)0正下方P點(diǎn)處有水平放置的熾熱電熱絲，當(dāng)懸線(xiàn)擺至電熱絲處時(shí)能輕易被燒斷，小球由于慣性向前飛出作平拋運(yùn)動(dòng).現(xiàn)對(duì)小球的平拋運(yùn)動(dòng)采用頻閃數(shù)碼照相機(jī)連續(xù)拍攝.在有坐標(biāo)紙的背景屏前，拍下了小球在作平拋運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的多張照片，經(jīng)合成后，照片如圖(b)所示.a、b、c、d為連續(xù)四次拍下的小球位置，已知照相機(jī)連續(xù)拍照的時(shí)間間隔是0.10S,照片大小如圖中坐標(biāo)所示，又知該照片的長(zhǎng)度與實(shí)際背景屏的長(zhǎng)度之比為1：4,貝y：由以上信息，可知a點(diǎn)(填“是”或“不是”)小球的拋出點(diǎn)；TOC o 1-5 h z由以上信息，可以推算

13、出該星球表面的重力加速度為m/s2由以上信息可以算出小球平拋的初速度是m/s；由以上信息可以算出小球在b點(diǎn)時(shí)的速度是m/s.7.【答案】是(2)8(3)0.8亠丫【解析】(1)因?yàn)樨Q直方向上相等時(shí)間內(nèi)的位移之比為1：3：5：7,知a點(diǎn)的豎直分速度為零，a點(diǎn)為小球的拋出點(diǎn).2LO.Q8(2)豎直方向上有：Ay=2L=gT2，解得g=r=計(jì)；.m/s2=8m/s2.小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度v0=黔m/s=0.8m/s.40.16b點(diǎn)豎直方向上的分速度Vyb=6Fm/s=0.8m/s.則v二勒農(nóng)于痔=0.8-m/s=-m/s.b5&(1)在做“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，讓小球多次沿同一軌道運(yùn)動(dòng)，通過(guò)描點(diǎn)法

14、畫(huà)小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡為了能較準(zhǔn)確地描繪運(yùn)動(dòng)軌跡，下面列出了一些操作要求，將你認(rèn)為正確的選項(xiàng)前面的字母填在橫線(xiàn)上調(diào)節(jié)斜槽使其末端保持水平每次釋放小球的位置可以不同每次必須由靜止釋放小球記錄小球位置用的鉛筆每次必須嚴(yán)格地等距離下降小球運(yùn)動(dòng)時(shí)不應(yīng)與木板上的白紙相接觸將球的位置記錄在紙上后，取下紙，用直尺將點(diǎn)連成折線(xiàn)(2)個(gè)同學(xué)在研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中，只畫(huà)出了如圖所示的一部分曲線(xiàn)，于是他在曲線(xiàn)上取水平距離相等的三點(diǎn)A、B、C,量得As=0.2m.又量出它們之間的豎直距離分別為h=0.1m,h=0.2m,利12用這些數(shù)據(jù)，可求得：(g=10m/s2)物體拋出時(shí)的初速度為m/s物體經(jīng)過(guò)B時(shí)速度為m/

15、s.【答案】(1)ACE(2)2.02.5【解析】(1)A、為了保證小球的初速度水平，應(yīng)調(diào)節(jié)斜槽的末端水平，故A正確.B、為了保證小球的初速度相等，每次從斜槽的同一位置由靜止釋放小球，故B錯(cuò)誤，C正確.D、記錄小球位置用的鉛筆不需要嚴(yán)格地等距離下降，故D錯(cuò)誤.E、小球在運(yùn)動(dòng)時(shí)不能與木板上的白紙接觸，防止由于摩擦改變小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，故E正確.F、將球的位置記錄在紙上后，取下紙，用平滑的曲線(xiàn)連接，故F錯(cuò)誤.故選：ACE.屁二hi/O2*0J(2)在豎直方向上，根據(jù)耳一h=gT2得：T=f_口-=寸s=0.1s，一、Aj0.2則物體平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為：v0rm/s=2.0m/s.B點(diǎn)的豎直分速度為：

16、v%=J。F衛(wèi)m/s=1.5m/s，根據(jù)平行四邊形定則知，B點(diǎn)的速度為：Vb=寸応*蔬=屮*2.站m/s=2.5m/s.“探究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，用一張印有小方格的紙記錄軌跡，在方格紙上建立如圖所示的坐標(biāo)系，小方格的邊長(zhǎng)L=6.4cm，若小球在平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中記錄了幾個(gè)位置如圖中的a、b、c、d、e所示.(g=10m/s2)TOC o 1-5 h z圖示的幾個(gè)位置中，明顯有問(wèn)題的是;小球平拋的初速度為m/s;小球經(jīng)過(guò)位置b的速度為m/s.【答案】(1)d(2)1.6(3)2.0【解析】(1)平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡為拋物線(xiàn)，根據(jù)各點(diǎn)的位置可知d點(diǎn)明顯不在拋物線(xiàn)軌跡上.平拋運(yùn)動(dòng)水平方向可看成勻速直線(xiàn)運(yùn)

17、動(dòng)，根據(jù)圖象可知xb=xb，再由x=vt,可知tb=tb,設(shè)tb=tbabbc0abbcabbc=t，平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向可看成自由落體運(yùn)動(dòng)，由于a點(diǎn)不是平拋運(yùn)動(dòng)的初始點(diǎn)，所以在豎直方向上用yb0bcyab=gt.，解得t0=、右=0.08s，v0；.=1-6m/s-lb3E設(shè)小球在b點(diǎn)的豎直分速度為人，小球從a到c,在豎直方向上有。=亦=五；;=1.2m/s，勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)在某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于該段時(shí)間內(nèi)時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度，即人=不=1.2m/s，所以小球在b點(diǎn)的速度vEJ：=2.0m/s.b如圖甲，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置，在水平桌面上放置一個(gè)斜面，讓鋼球從斜面上由靜止?jié)L下，

18、鋼球滾過(guò)桌邊后便做平拋運(yùn)動(dòng)，在鋼球拋出后經(jīng)過(guò)的地方放置一塊水平木板，木板由支架固定成水平，木板所在高度可通過(guò)豎直標(biāo)尺讀出，木板可以上下自由調(diào)節(jié)，在木板上固定一張白紙，該同學(xué)在完成裝置安裝后進(jìn)行了如下步驟的實(shí)驗(yàn)：:屮實(shí)驗(yàn)前在白紙上畫(huà)一條直線(xiàn)，并在線(xiàn)上標(biāo)出a、b、c三點(diǎn)，且ab=bc,如圖乙量出ab長(zhǎng)度L=20.00cm.讓鋼球從斜面上的某一位置由靜止?jié)L下，調(diào)節(jié)木板高度，使得鋼球正好擊中a點(diǎn)，記下此時(shí)木板離地面的高度h=90.00cm.1讓鋼球從斜面上的同一位置由靜止?jié)L下，調(diào)節(jié)木板高度，使得鋼球正好擊中b點(diǎn)，記下此時(shí)木板離地面的高度h=80.00cm.2讓鋼球從斜面上的同一位置由靜止?jié)L下，調(diào)節(jié)木板

19、高度，使得鋼球正好擊中c點(diǎn)，記下此時(shí)木板離地面的高度h=60.00cm.3則該同學(xué)由上述測(cè)量結(jié)果即可粗測(cè)出鋼球的平拋初速度大小V=m/s，鋼球擊中b點(diǎn)時(shí)其速度大小為0vb=m/s（空氣阻力不計(jì)）.b【答案】22.5【解析】鋼球從a到b和b到c的時(shí)間相等，擊中ab時(shí)木板的豎直距離為y=10cm，擊中bc時(shí)木板的1、fKhOA一、豎直距離為y2=20cm，根據(jù)Ah=gT2得，T=寸肓=而s=0.1s,則鋼球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度習(xí)=yy-貢m/s=2m/s，擊中b點(diǎn)時(shí)鋼球的豎直分速度Vyb=i2=m/s=1.5m/s，根據(jù)平行四邊形定T則知，鋼球擊中b點(diǎn)的速度大小v=：十：；=-i*kn【答案】水平相同

20、靜止光滑曲線(xiàn)(2)2m/s(-20,-5)【解析】(1)因?yàn)槠綊佭\(yùn)動(dòng)的初速度方向沿水平方向，所以一定要使得斜槽的末端保持水平，為了保證小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度相同，所以每次釋放小球的位置必須相同，當(dāng)將球的位置記錄在紙上后，取下紙，將點(diǎn)連成光滑曲線(xiàn).(2)做平拋運(yùn)動(dòng)的物體在豎直方向上，是初速度為零的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，所以根據(jù)逐差法Ay=gT2,可得T/0J.,x0.2=十而s=0.1s，小球在水平方向上做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，所以小球的初速度為：V0=訂m/s=2m/s，C點(diǎn)豎直方向的速度UAi.-m/S=2m/s則從拋出點(diǎn)到A點(diǎn)的時(shí)間為t=tC_T=0-2S-0-1S=0-1S所以?huà)伋鳇c(diǎn)距離A點(diǎn)的水平位移為：x=vt=2X0.1m=0.2m=20cm，A0拋出點(diǎn)的橫坐標(biāo)為：x=-20cm;拋出點(diǎn)離A點(diǎn)的豎直位移為y=gt2=5cm，則拋出點(diǎn)的縱坐標(biāo)為：x=-5cm.拋出點(diǎn)0如下圖所示。-20*Ci：在做“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，讓小球多次沿同一軌道運(yùn)動(dòng)，通過(guò)描點(diǎn)法畫(huà)出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡.(1)為了能較準(zhǔn)確地描繪運(yùn)動(dòng)軌跡，下面列出了一些操作要求，將你認(rèn)為正確的選項(xiàng)前面的字母填在橫線(xiàn)上通過(guò)調(diào)節(jié)使斜槽的末端保持水平每次釋放小球的位置可以不同每次必須由靜止釋放小球記錄小球位置用的鉛筆每次必須嚴(yán)格地等距離下降(2)作出平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡后，為算出其初速度，實(shí)驗(yàn)中需測(cè)量的數(shù)