2022-2023學(xué)年高一物理 人教版2019必修第二冊 同步學(xué)案+典例+練習(xí) 實驗：探究平拋運動的特點

5.3實驗：探究平拋運動的特點基礎(chǔ)知識梳理基礎(chǔ)知識梳理一、拋體運動和平拋運動1.拋體運動：以一定的速度將物體拋出，在空氣阻力可以忽略的情況下，物體只受作用的運動.2.平拋運動：初速度沿方向的拋體運動.3.平拋運動的特點：(1)初速度沿水平方向；(2)只受作用.二、實驗：探究平拋運動的特點【實驗思路】(1)基本思路：根據(jù)運動的分解，把平拋運動分解為不同方向上兩個相對簡單的運動，分別研究物體在這兩個方向的運動特點.(2)平拋運動的分解：可以嘗試將平拋運動分解為方向的分運動和方向的分運動.【進行實驗】方案一：頻閃照相(或錄制視頻)的方法(1)通過頻閃照相(或視頻錄制)，獲得小球做平拋運動時的頻閃照片(如圖所示)；(2)以拋出點為原點，建立直角坐標系；(3)通過頻閃照片描出物體經(jīng)過時間間隔所到達的位置；(4)測量出經(jīng)過T,2T,3T，…時間內(nèi)小球做平拋運動的位移和位移，并填入表格；(5)分析數(shù)據(jù)得出小球水平分運動和豎直分運動的特點.方案二：分別研究水平和豎直方向分運動規(guī)律步驟1：探究平拋運動豎直分運動的特點圖2(1)如圖2所示，用小錘擊打彈性金屬片后，A球做運動；同時B球被釋放，做運動.觀察兩球的運動軌跡，聽它們落地的聲音.(2)改變小球距地面的高度和小錘擊打的力度，即改變A球的初速度，發(fā)現(xiàn)兩球同時落地，說明平拋運動在豎直方向的分運動為運動.步驟2：探究平拋運動水平分運動的特點1.裝置和實驗(1)如圖所示，安裝實驗裝置，使斜槽M末端水平，使固定的背板豎直，并將一張白紙和復(fù)寫紙固定在背板上，N為水平裝置的可上下調(diào)節(jié)的向背板傾斜的擋板.(2)讓鋼球從斜槽上某一高度滾下，從末端飛出后做平拋運動，使小球的軌跡與背板.鋼球落到傾斜的擋板N上，擠壓復(fù)寫紙，在白紙上留下印跡.(3)調(diào)節(jié)擋板N，進行多次實驗，每次使鋼球從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下，在白紙上記錄鋼球所經(jīng)過的多個位置.(4)以斜槽水平末端端口處小球球心在木板上的投影點為坐標原點O，過O點畫出豎直的y軸和水平的x軸.(5)取下紙，用平滑的曲線把這些印跡連接起來，得到鋼球做平拋運動的軌跡.(6)根據(jù)鋼球在豎直方向是自由落體運動的特點，在軌跡上取豎直位移為y、4y、9y…的點，即各點之間的時間間隔，測量這些點之間的水平位移，確定水平方向分運動特點.(7)結(jié)論：平拋運動在相等時間內(nèi)水平方向相等，平拋運動水平方向為運動.2.注意事項：(1)實驗中必須調(diào)整斜槽末端的(將小球放在斜槽末端水平部分，若小球靜止，則斜槽末端水平).(2)背板必須處于，固定時要用鉛垂線檢查坐標紙豎線是否豎直.(3)小球每次必須從斜槽上由靜止釋放.(4)坐標原點不是槽口的端點，應(yīng)是小球出槽口時鋼球球心在木板上的投影點.(5)小球開始滾下的位置高度要適中，以使小球做平拋運動的軌跡由坐標紙的一直到達為宜.典型例題分析典型例題分析考點一：平拋運動概念、性質(zhì)、條件、特征【例1】2022年2月15日，北京冬奧會單板滑雪男子大跳臺決賽中，中國選手蘇翊鳴奪得冠軍。單板滑雪大跳臺是選手從高處滑行而下通過大跳臺一飛沖天，表演各種空翻、回轉(zhuǎn)等空中絕技，關(guān)于這項運動，下列說法正確的是（??）A．蘇翊鳴從高處滑下的過程中（忽略空氣阻力），受到了重力、斜坡的支持力、斜坡的摩擦力和下滑力四個力的共同作用B．蘇翊鳴通過大跳臺飛到空中最高點時處于平衡狀態(tài)C．蘇翊鳴從高空落回地面的運動在忽略空氣阻力的情況下可以看作是自由落體運動D．裁判在評判蘇翊鳴的動作并打分時，不能把蘇翊鳴看作質(zhì)點【變式練習(xí)】1．下列說法正確的是（）A．紙飛機被水平投出后，將做平拋運動B．鐵餅被運動員奮力投出后的運動可視為平拋運動C．小球從水平桌面邊緣滾落后的運動可視為平拋運動D．上升到最高點的煙火爆炸后，會形成一個半徑逐漸增大的“火球”，其球面上的每一顆火星均做平拋運動2．有關(guān)平拋運動的下列說法其中錯誤的是（）A．平拋的初速度必須水平 B．運動過程中只受重力的作用C．平拋軌跡是一條拋物線 D．平拋的初速度越大，在空中運動時間越長考點二：驗證平拋運動水平方向做勻速直線運動【例2】如圖所示，滑道1和2完全相同，滑道底部水平，滑道2與光滑水平板相接。將兩個一樣的小鋼球從兩個軌道的距底端相同高度處由靜止同時釋放，則將觀察到的現(xiàn)象是A、B兩個小球在水平板上相遇，改變釋放點的高度和上面滑道對地的高度，重復(fù)實驗，A、B兩球仍會在水平面上相遇，這說明（）A．平拋運動在水平方向的運動是勻速直線運動B．平拋運動在豎直方向的運動是自由落體運動C．A球在下落過程中豎直方向速度越來越大D．A、B球的速度任意時刻都相同【變式練習(xí)】1．如圖所示是利用頻閃照相法研究小球運動過程的頻閃照片。從照片上看，相鄰位置間的小球水平間距相等，豎直間距不相等，以下說法正確的是（）A．小球在水平方向做勻速直線運動B．小球在水平方向做勻加速直線運動C．小球在豎直方向做勻速直線運動D．小球在豎直方向做勻加速直線運動2．如圖所示，若兩個金屬小球通過電磁鐵控制，同時沿相同斜槽軌道運動，水平出去后，一個在空中做平拋運動，一個沿水平軌道做勻速直線運動（阻力可忽略）。改變兩個斜槽軌道的高度差，進行多次實驗可以發(fā)現(xiàn)兩個小球總是會在水平軌道上相撞。這個實驗說明（）A．平拋運動在水平方向做勻速運動 B．平拋運動在豎直方向做自由落體C．能同時說明上述兩條規(guī)律 D．不能說明上述規(guī)律中的任何一條考點三：驗證平拋運動豎直方向做自由落體運動【例3】用如圖所示的裝置研究平拋運動。敲擊彈性金屬片后，A、B兩球同時開始運動，均落在水平地面上，下列說法中合理的是（）A．能聽到A球與B球同時落地的聲音B．B球比A球先落地C．A球比B球先落地D．該實驗可以驗證物體在水平方向上做勻速直線運動【變式練習(xí)】1．如圖，用小錘擊打彈性金屬片C后，M球沿水平方向拋出，同時N球自由下落。改變小球下落的高度重復(fù)實驗，發(fā)現(xiàn)處于同一高度的M、N總是同時落地。這一實驗現(xiàn)象說明M球拋出后（）A．豎直方向的分運動是勻速直線運動 B．豎直方向的分運動是自由落體運動C．水平方向的分運動是勻速直線運動 D．水平方向的分運動是勻加速直線運動2．按照運動的合成和分解，平拋運動可以分解為（）A．水平方向勻速直線運動和豎直方向的勻速直線運動B．水平方向勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動C．水平方向勻加速速直線運動和豎直方向的勻速直線運動D．水平方向勻加速速直線運動和豎直方向的勻加速直線運動課后小練課后小練一、單選題1．某學(xué)習(xí)小組利用手機的頻閃功能，成功記錄了兩小球的運動情況。實驗中兩個小球同時開始運動，甲小球由靜止釋放，乙小球水平拋出。小組成員從手機照片中看到，同一時刻兩小球處于同一高度，這說明了（）A．平拋運動在水平方向上的運動是勻速直線運動B．平拋運動在水平方向上的運動是自由落體運動C．平拋運動在豎直方向上的運動是勻速直線運動D．平拋運動在豎直方向上的運動是自由落體運動2．軍事演習(xí)中，飛機投彈的過程可以抽象成如圖所示的過程。在距地面h（h很大）高處以初速度沿水平方向拋出一個小球，不計空氣阻力。研究平拋運動的規(guī)律時主要采用的研究方法是（）A．合成法 B．分解法 C．等效法 D．替代法3．關(guān)于平拋運動，下列說法中正確的是（）A．平拋運動是一種變加速運動 B．做平拋運動的物體加速度隨時間逐漸增大C．做平拋運動的物體每秒內(nèi)速度增量相等 D．做平拋運動的物體每秒內(nèi)位移增量相等4．飛機水平飛行時向下投彈，不計空氣阻力，下列四幅圖中正確表示炮彈加速度方向的是（）A． B．C． D．5．物塊a從距離水平地面m高處以m/s的初速度水平拋出，此時物塊b從物塊a的正下方的水平地面上以某初速度開始做勻減速直線運動，當(dāng)物塊b的速度減為0時兩物塊恰好發(fā)生碰撞。取重力加速度大小m/s2，不計空氣阻力，不考慮物塊a著地后反彈的情況，則（）A．物塊a在空中運動的時間為0.5sB．物塊a在空中運動的時間為1sC．物塊b與地面間的動摩擦因數(shù)為0.2D．物塊b與地面間的動摩擦因數(shù)為0.66．如圖所示，將系在細線下的小球拉至A點釋放，小球?qū)⒃贏、C兩點之間往復(fù)擺動，下列分析正確的是（）A．小球擺至B位置時，如果細線突然斷裂，則小球?qū)⒇Q直下落B．小球擺至B位置時，若一切外力消失，則小球?qū)㈧o止C．小球擺至C位置時，若細線突然斷裂，則小球?qū)⒀匦鄙戏斤w出D．小球擺至C位置時，若一切外力消失，小球?qū)㈧o止在C位置7．某人投擲飛鏢，他站在投鏢線上從同一點C水平拋出多個飛鏢，結(jié)果以初速度投出的飛鏢打在A點，以初速度投出的飛鏢打在B點，始終沒有打在豎直標靶中心O點，如圖所示。為了能把飛鏢打在標靶中心O點，則他可能做出的調(diào)整為（）A．保持初速度不變，升高拋出點C的高度B．保持初速度不變，升高拋出點C的高度C．保持拋出點C位置不變，投出飛鏢的初速度比大些D．保持拋出點C位置不變，投出飛鏢的初速度比小些8．“套圈兒”是許多人喜愛的一種游戲。如圖所示，小孩和大人直立在界外同一位置，在同一豎直線上不同高度先后水平拋出小圓環(huán)，并恰好套中前方同一物體，假設(shè)圓環(huán)的運動可視為平拋運動，則：（）A．小孩拋出的圓環(huán)速度大小較小 B．兩人拋出的圓環(huán)速度大小相等C．大人拋出的圓環(huán)運動時間較短 D．小孩拋出的圓環(huán)運動時間較短二、多選題9．甲、乙、丙三個小球分別位于如圖所示的豎直平面內(nèi)，甲、乙在同一條豎直線上，甲、丙在同一條水平線上，水平面上的p點在丙的正下方，在同一時刻甲、乙、丙開始運動，甲以水平初速度v。做平拋運動，乙以水平初速度v。沿光滑水平面向右做勻速直線運動，丙做自由落體運動，則下列說法正確的是（）A．若甲、乙、丙三球同時相遇，則一定發(fā)生在P點B．若甲、丙兩球在空中相遇，此時乙球一定在P點C．若只有甲、乙兩球在水平面上相遇，此時丙球一定落地D．無論初速度v0的大小如何，甲、乙、丙三球一定會同時在P點相遇10．從高度H處以水平初速度拋出的小球，忽略空氣阻力，關(guān)于運動時間t與水平位移x，說法正確的是（

）A．當(dāng)H一定時，越大，x越大 B．當(dāng)H一定時，越大，t越大C．當(dāng)一定時，H越大，x越小 D．當(dāng)一定時，H越大，x越大11．如圖，用小錘打擊彈簧金屬片，A球向水平方向飛出，同時B球被松開，豎直向下運動。用不同的力打擊彈簧金屬片，可以觀察到兩球總是同時落地，改變此裝置距地面的高度，重復(fù)上述實驗，仍然可以看到相同的實驗現(xiàn)象。則該實驗可說明（）A．平拋運動豎直方向分運動不受水平方向分運動的影響B(tài)．平拋運動豎直方向分運動是自由落體運動C．平拋運動水平方向分運動是勻加速直線運動D．平拋運動水平方向分運動是勻速直線運動三、實驗題12．某物理興趣小組在做“探究平拋運動的特點”的實驗時，分成兩組，其中一個實驗小組讓小球做平拋運動，用頻閃照相機對準方格背景照相，拍攝到如圖所示的照片，已知每個小方格邊長L為10cm，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭取10m/s2，其中第4點處的位置被污跡覆蓋。（1）若以拍攝的第1點為坐標原點，以水平向右和豎直向下為正方向建立直角坐標系，被拍攝的小球在第4點的位置坐標為（________cm，________cm）；（2）小球平拋的初速度大小為________m/s；（3）另一個實驗小組的同學(xué)正確地進行了實驗并正確地描繪了運動軌跡，測量了軌跡上的不同點的坐標值，根據(jù)所測得的數(shù)據(jù)以為縱軸，為橫軸，在坐標紙上畫出對應(yīng)的圖像為過原點的直線，并測出直線斜率為2，則平拋運動的初速度________m/s。13．圖甲是“研究平拋物體的運動