實驗：探究平拋運(yùn)動的特點 基礎(chǔ)練習(xí) 高中物理新人教版必修第二冊（2022-2023學(xué)年）

5.3實驗：探究平拋運(yùn)動的特點（基礎(chǔ)練）重點題型落腳點限時：25min【1】平拋運(yùn)動的概念和平拋運(yùn)動分解的特點【2】實驗操作（描跡法、頻閃照相法）、實驗數(shù)據(jù)處理、實驗誤差分析【3】拋出點未知時實驗數(shù)據(jù)的處理方法1.（2021北京順義）某同學(xué)用圖示裝置研究平拋運(yùn)動及其特點，他的實驗操作是：在小球A、B處于同一高度時，用小錘輕擊彈性金屬片，使A球水平飛出，同時B球被松開。他觀察到的現(xiàn)象是：小球A、B______（填“同時”或“不同時”）落地；讓A、B球恢復(fù)初始狀態(tài)，用較大的力敲擊彈性金屬片，A球在空中運(yùn)動的時間將______（填“變長”、“不變”或“變短”）；上述現(xiàn)象說明：平拋運(yùn)動的時間與______大小無關(guān)，平拋運(yùn)動的豎直分運(yùn)動是______運(yùn)動?！敬鸢浮竣?同時②.不變③.初速度④.自由落體【解析】小錘輕擊彈性金屬片時，A球做拋運(yùn)動，同時B球做自由落體運(yùn)動，通過實驗可以觀察到它們同時落地；用較大的力敲擊彈性金屬片，則被拋出初速度變大，但豎直方向運(yùn)動不受影響，因此運(yùn)動時間仍不變；上述現(xiàn)象說明：平拋運(yùn)動的時間與初速度大小無關(guān)，且可以證明平拋運(yùn)動在豎直方向上做自由落體運(yùn)動2.（2020金華十校）為了探究平拋運(yùn)動的規(guī)律（1）老師做了如圖所示演示實驗，來說明平拋運(yùn)動的豎直分運(yùn)動是自由落體運(yùn)動，小錘打擊彈性金屬片，A球水平拋出，同時B球被松開自由下落。關(guān)于該實驗，下列說法正確的有____________。A.所用兩球的質(zhì)量必須相等B.只做一次實驗發(fā)現(xiàn)兩球同時落地，即可以得到實驗結(jié)論C.應(yīng)改變裝置的高度多次實驗D.本實驗也能說明A球在水平方向上做勻速直線運(yùn)動（2）在“探究平拋運(yùn)動”的學(xué)生實驗中，甲組同學(xué)利用如圖所示的實驗裝置，通過描點畫出平拋小球的運(yùn)動軌跡。以下是實驗過程中的一些做法，其中合理的是____________。A.斜槽軌道必須光滑B.安裝斜槽軌道，使其斜槽末端切線保持水平C.每次小球可以從不同位置由靜止釋放D.為描出小球的運(yùn)動軌跡，用一條曲線將所有描繪的點依次連接起來【答案】①.C②.B【解析】（1）ABCD.小球打擊金屬片，A球水平拋出，同時B球自由下落，兩球同時落地，可知平拋運(yùn)動在豎直方向上做自由落體運(yùn)動，不能得出水平方向上的運(yùn)動規(guī)律，實驗時應(yīng)改變裝置的高度進(jìn)行多次實驗，且下落的快慢與小球的質(zhì)量無關(guān)，故C正確ABD錯誤。故選C。（2）A.斜槽軌道沒必要必須光滑，只要到達(dá)底端速度相同即可，故A錯誤；B.安裝斜槽軌道，使其末端保持水平，以保證小球做平拋運(yùn)動，故B正確；C.每次小球應(yīng)從同一位置由靜止釋放，以保證到達(dá)底端速度相同，故C錯誤；D.為描出小球的運(yùn)動軌跡，描繪的點要用平滑的曲線連接起來，故D錯誤。故選B。3.（2020江蘇宿遷）(1)如圖甲所示，在研究平拋運(yùn)動時，改變兩球初位置的高度或改變鐵錘的敲擊力度，發(fā)現(xiàn)位于同一高度的A、B兩球總是同時落地。該實驗現(xiàn)象說明了A球在離開軌道后______。A．水平方向的分運(yùn)動是勻速直線運(yùn)動B．水平方向的分運(yùn)動是勻加速直線運(yùn)動C．豎直方向的分運(yùn)動是自由落體運(yùn)動D．豎直方向的分運(yùn)動是勻速直線運(yùn)動(2)為進(jìn)一步研究平拋運(yùn)動水平方向的運(yùn)動特點，采用圖乙裝置，描點畫出小球平拋運(yùn)動的軌跡。①下列說法不正確的是______。A．斜槽軌道必須光滑B．斜槽軌道末端切線必須水平C．要用平滑曲線描出小球的運(yùn)動軌跡D．小球每次必須從斜槽上相同位置無初速度釋放②描出小球平拋運(yùn)動的軌跡如圖丙所示，O為拋出點，A、B為軌跡上的兩點，OA、AB豎直方向高度分別為y1、y2，按照自由落體規(guī)律，若y1：y2=______，則OA、AB段時間間隔相等；在誤差允許的范圍內(nèi)，若x1=x2，則說明小球在水平方向上的分運(yùn)動是勻速直線運(yùn)動。(3)如果平拋運(yùn)動的軌跡是一條拋物線，那么軌跡上任意一點的y坐標(biāo)與x坐標(biāo)理論上應(yīng)滿足y=ax2，已知初速度為v0，重力加速度為g，則關(guān)系式中的a等于______?！敬鸢浮?1).C(2).A(3).1：3(4).【解析】(1)發(fā)現(xiàn)位于同一高度的A、B兩球總是同時落地。該實驗現(xiàn)象說明了球在離開軌道后在豎直方向做自由落體運(yùn)動，故C正確，ABD錯誤；故選C；(2)①A．斜槽軌道不要求光滑，故A錯誤；B．斜槽軌道末端切線必須水平，以保證離開軌道后做平拋運(yùn)動，故B正確；C．要用平滑曲線描出小球的運(yùn)動軌跡，故C正確；D．小球每次必須從斜槽上相同位置無初速度釋放，以保證其做相同的平拋運(yùn)動，故D正確；因選不正確的，故選A；②由初速度為0的勻速直線運(yùn)動的特點可知時、段時間間隔相等。(3)水平方向：；豎直方向：；聯(lián)立解得：，則。4.（2021浙江寧波）在“研究平拋運(yùn)動”實驗中(1)實驗中備有下列器材：橫擋條、坐標(biāo)紙、圖釘、平板、鉛筆、弧形斜槽、小球、刻度尺、鐵架臺。還需要的器材有_________；A．秒表B．天平C．重錘線D．彈簧測力計(2)圖甲是橫擋條卡住平拋小球，用鉛筆標(biāo)注小球最高點，確定平拋運(yùn)動軌跡的方法，坐標(biāo)原點應(yīng)選小球在斜槽末端點時的_________；A．球心B．球的上端C．球的下端(3)在此實驗中，下列說法正確的是_________；A．斜槽軌道必須光滑B．軸的方向根據(jù)重錘線確定C．應(yīng)使小球每次從斜槽上相同的位置由靜止釋放D．要使描出的軌跡更好地反映真實運(yùn)動，記錄的點應(yīng)適當(dāng)多一點(4)圖乙是利用圖甲裝置拍攝小球做平拋運(yùn)動的頻閃照片，由照片可判斷實驗操作錯誤的是_________。A．釋放小球時初速度不為0B．釋放小球初始位置不同C．斜槽末端切線不水平【答案】(1).C(2).B(3).BCD(4).C【解析】(1)在“研究平拋物體的運(yùn)動”實驗時，不需要小球的質(zhì)量以及小球運(yùn)動的時間，所以不需要秒表、天平和測力計，為了保證木板所在的平面豎直，需要重垂線。故選C。(2)題干中指出用鉛筆標(biāo)注小球的最高點作為小球軌跡的記錄點。所以坐標(biāo)原點也應(yīng)選為球的最高點即球的上端。故選B。(3)A．為了保證小球每次平拋運(yùn)動的初速度相等，讓小球每次從斜槽的同一位置由靜止釋放，斜槽軌道不一定需要光滑，故A錯誤；B．軸的方向根據(jù)重錘線確定，故B正確；C．應(yīng)使小球每次從斜槽上相同的位置由靜止釋放，故C正確；D．為了減小誤差，記錄的點應(yīng)適當(dāng)多一些，用平滑曲線連接，故D正確。故選BCD。(4)由圖可知，小球做斜拋運(yùn)動，可知斜槽末端切線不水平。故選C。5.（2021浙江杭州）(1）在“研究平拋物體的運(yùn)動規(guī)律”的實驗中，在安裝實驗裝置的過程中，斜槽末端的切線必須是水平的，這樣做的目的是______A．保證小球飛出時，速度既不太大，也不太小B．保證小球飛出時，初速度水平C．保證小球在空中運(yùn)動的時間每次都相等D．保證小球運(yùn)動的軌道是一條拋物線(2）引起實驗誤差的原因是______A．小球運(yùn)動時與白紙相接觸B．斜槽不是絕對光滑的，有一定摩擦C．確定oy軸時，沒有用重錘線D．描繪同一平拋運(yùn)動軌跡的實驗中，多次實驗，沒有保證小球從斜面上同一位置無初速釋放（3）為了探究平拋運(yùn)動規(guī)律，將小球A和B置于同一高度，在小球A做平拋運(yùn)動的同時靜止釋放小球B.同學(xué)甲直接觀察兩小球是否同時落地，同學(xué)乙拍攝頻閃照片進(jìn)行測量、分析．通過多次實驗，下列說法正確的是______A．只有同學(xué)甲能證明平拋運(yùn)動在水平方向是勻速運(yùn)動B．兩位同學(xué)都能證明平拋運(yùn)動在水平方向是勻速運(yùn)動C．只有同學(xué)甲能證明平拋運(yùn)動在豎直方向是自由落體運(yùn)動D．兩位同學(xué)都能證明平拋運(yùn)動在豎直方向是自由落體運(yùn)動【答案】(1).B(2).ACD(3).D【解析】（1）研究平拋運(yùn)動的實驗很關(guān)鍵的地方是要保證小球能夠水平飛出，只有水平飛出時小球才做平拋運(yùn)動，故ACD錯誤，B正確；（2）A、實驗要求小球滾下時不能碰到木板上的白紙，避免因摩擦而使運(yùn)動軌跡改變，故A正確；B、只要讓它從同一高度、無初速開始運(yùn)動，在相同的情形下，即使球與槽之間存在摩擦力，仍能保證球做平拋運(yùn)動的初速度相同，因此，斜槽軌道不必要光滑，故B錯誤；C、確定Oy軸時，沒有用重錘線，不能確定木板是否豎直，使小球容易與木板上的白紙產(chǎn)生摩擦，從而產(chǎn)生誤差，同時也不利于確定x軸，故C正確；D、描繪同一平拋運(yùn)動軌跡的實驗中，因多次實驗，沒有保證小球從斜面上同一位置無初速釋放，導(dǎo)致出現(xiàn)誤差，故D正確。（3）在圖甲的實驗中，改變高度和平拋小球的初速度大小，發(fā)現(xiàn)兩球同時落地，說明平拋運(yùn)動在豎直方向上做自由落體運(yùn)動，不能得出水平方向上的運(yùn)動規(guī)律。在圖乙的實驗中，通過頻閃照片，發(fā)現(xiàn)自由落體運(yùn)動的小球與平拋運(yùn)動的小球任何一個時刻都在同一水平線上，知平拋運(yùn)動在豎直方向上的運(yùn)動規(guī)律與自由落體運(yùn)動相同，所以平拋運(yùn)動豎直方向上做自由落體運(yùn)動，頻閃照片顯示小球在水平方向相等時間內(nèi)的水平位移相等，知水平方向做勻速直線運(yùn)動，故D正確，ABC錯誤．6.（2020南京師大附中）在“研究平拋運(yùn)動”實驗中，采用了如圖所示的裝置．每次鋼球從斜槽末端飛出后，設(shè)法用鉛筆在白紙上描出一個小球經(jīng)過的位置，多次實驗得到多個點，然后用這些點確定平拋運(yùn)動的軌跡．（1）判斷斜槽末端是否水平的方法是_____．（2）下列操作要求中，正確的是_____．A．斜槽軌道必須光滑B．每次必須由同一位置靜止釋放小球C．用鉛筆記錄小球的多個位置必須間隔相等的水平距離D．小球運(yùn)動時不應(yīng)與木板上的白紙相接觸（3）通過實驗得到小球的運(yùn)動軌跡，在軌跡上取一些點，以平拋起點O為坐標(biāo)原點，測量它們的水平坐標(biāo)x和豎直坐標(biāo)y，下列yx2圖像能說明平拋小球的運(yùn)動軌跡為拋物線的是_____．（4）測得小球平拋運(yùn)動軌跡上某點的坐標(biāo)為x30.0cm，y30.0cm，已知實驗室位置處的重力加速度為9.8m/s2，該平拋運(yùn)動的初速度為_____．（保留兩位有效數(shù)字）【答案】(1).將小球放在槽口上，小球既不里滾，也不外滾(2).BD(3).D(4).1.2m/s【解析】（1）小球離開斜槽軌道后做平拋運(yùn)動，初速度方向應(yīng)水平，固定斜槽軌道時應(yīng)注意使斜槽末端切線水平，因此將小球放在槽口上，小球既不里滾，也不外滾；（2）AB．因為要畫同一運(yùn)動的軌跡