（人教版2019）2021年新高二物理暑假講義-第五講 必修第二冊實驗

【暑假輔導班】2021年新高二物理暑假精品課程（人教版2019）

第五講必修第二冊實驗

【基礎(chǔ)知識梳理】

實驗一：研究平拋運動

1.實驗原理

（1）驗證平拋運動的軌跡是不是拋物線

①用描跡法（或頻閃照相法）得到物體平拋運動的軌跡。

②建立坐標系，如果軌跡上各點的y坐標與x坐標間的關(guān)系具有3R的形式3是一個常量），則軌跡

是一條拋物線。

（2）計算平拋物體的初速度

①測出軌跡上某點的坐標尤、戶

②由平拋運動的位移公式x=W和產(chǎn)上凡可得物=獷痣。

2.實驗方案

方案一：鋼球描跡法（后面重點用方案一）

如圖甲所示，鋼球從斜槽上滾下，沖過水平槽飛出后做平拋運動。設(shè)法用鉛筆描出小球經(jīng)過的位置。

乙

方案二：噴水描跡法

如圖乙所示，倒置的飲料瓶內(nèi)裝著水，瓶塞內(nèi)插著兩根兩端開口的細管，其中一根彎成水平，且水平

端加接一段更細的硬管作為噴嘴。水從噴嘴中射出，在空中形成彎曲的細水柱，它顯示了平拋運動的軌跡。

設(shè)法將它描在背后的紙上，進行分析處理。

丙

方案三：頻閃照相法

數(shù)碼相機每秒拍下小球做平拋運動時的十幾幀或幾十幀照片，將照片上不同時刻的小球的位置連成平

滑曲線便得到了小球的運動軌跡。如圖丙所示。

3.實驗器材(方案一)

斜槽、小球、方木板、鐵架臺、白紙、圖釘、重垂線、三角板、鉛筆、刻度尺。

實驗二：探究功與速度變化的關(guān)系

方案一：借助恒力做功探究功與速度變化的關(guān)系

1.實驗原理

(1)如圖所示，由重物通過滑輪牽引小車，小車運動過程中拖動紙帶，打點計時器在紙帶上打點記錄小

車的運動情況。重物所受重力近似等于小車所受拉力凡再由紙帶計算小車移動的距離s,則功W=Fs。

(2)利用紙帶量出起始點至各計數(shù)點的距離，計算小車在打下各計數(shù)點時的瞬時速度。

(3)計算出標、口、小....判斷W與丫可能的關(guān)系。

2.實驗器材

長木板(一端附有定滑輪)、小車、小盤、祛碼(若干)、天平、打點計時器、交流電源、紙帶、復寫紙、

刻度尺、細線等。

方案二：借助橡皮筋變力做功探究功與速度變化的關(guān)系

1.實驗原理

(1)如圖所示，讓橡皮筋拉動小車做功使小車的速度增加，使拉小車的橡皮筋的條數(shù)由1條變?yōu)?條、3

條......則橡皮筋對小車做的功為W、絲、3W……。

x

(2)做功結(jié)束后小車勻速運動，利用丫=：通過測量紙帶即可測速度也、吸、U3……。

(3)計算出對應的/、口、⑴....總結(jié)出W與v可能的關(guān)系。

2.實驗器材

木板、橡皮筋(若干)、小車、打點計時器、交流電源、紙帶、復寫紙、刻度尺等。

實驗三：驗證機械能守恒定律

1.實驗原理

做自由落體運動的物體，如果忽略微小阻力作用，機械能是守恒的，即重力勢能的減少量等于性動能

的增加量。

2.實驗器材

鐵架臺(帶鐵夾)、打點計時器、硒電源、重物(帶紙帶夾)、紙螢、復寫紙片、導線、毫米刻度尺。

3.實驗步驟

(1)安裝置：按如圖實驗裝置圖把打點計時器安裝在鐵架臺上，用導線把打點計時器與電源連接好。

夾子

重物

(2)打紙帶：在紙帶的一端用夾子把重物固定好，另一端穿過打點計時器的限位孔，用手豎直提起紙帶

使重物?？吭诖螯c計時器附近。先接通電源后放手，讓重物拉著紙帶自由下落。重復幾次，得到3?5條打

好點的紙帶。

(3)選紙帶:從打好點的紙帶中挑選點跡清晰且開始的兩點間距接近2mm的一條紙帶,在起始點標上0,

以后任取間隔相同時間的點依次標上1、2、3……。

(4)測距離：用刻度尺測出。到1、2、3……的距離，即為對應下落的高度加、①、魚……。

鐵架臺(帶鐵夾)、打點計時器、交速電源、重物(帶紙帶夾)、紙造、復寫紙片、導線、毫米刻度尺。

3.實驗步驟

(1)安裝置：按如圖實驗裝置圖把打點計時器安裝在鐵架臺上，用導線把打點計時器與電源連接好。

打點計-紙帶

時器

夾子

重物

__

rr

（2）打紙帶：在紙帶的一端用夾子把重物固定好，另一端穿過打點計時器的限位孔，用手豎直提起紙帶

使重物?？吭诖螯c計時器附近。先接通電源后放手，讓重物拉著紙帶自由下落。重復幾次，得到3?5條打

好點的紙帶。

（3）選紙帶:從打好點的紙帶中挑選點跡清晰且開始的兩點間距接近2mm的一條紙帶,在起始點標上0,

以后任取間隔相同時間的點依次標上1、2、3……。

（4）測距離：用刻度尺測出。到1、2、3……的距離,即為對應下落的高度加、〃2、后

【真題分項演練】

1、（2020?全國III卷?T22）某同學利用圖（a）所示裝置驗證動能定理。調(diào)整木板的傾角平衡摩擦阻力

后，掛上鉤碼，鉤碼下落，帶動小車運動并打出紙帶。某次實驗得到的紙帶及相關(guān)數(shù)據(jù)如圖（b）所示。

單位：cm

已知打出圖（b）中相鄰兩點的時間間隔為0.02s,從圖（b）給出的數(shù)據(jù)中可以得到，打出B點時小車的速

度大小VB=m/s,打出P點時小車的速度大小v產(chǎn)m/s（結(jié)果均保留2位小數(shù)）。

若要驗證動能定理，除了需測量鉤碼的質(zhì)量和小車的質(zhì)量外，還需要從圖（b）給出的數(shù)據(jù)中求得的物理量

為。

【答案】（1）.036（2）.1.80（3）.8、尸之間的距離

【解析】

[1][2]由勻變速直線運動中間時刻的瞬時速度等于平均速度

-00-2.56”爐…36m/s

(57.86-50.66)x10-

0.04

[3]驗證動能定理需要求出小車運動的過程中拉力對小車做的功，所以需要測量對應的8、P之間的距離。

2、（2019?北京卷?T21）用如圖1所示裝置研究平地運動。將白紙和復寫紙對齊重疊并固定在豎直的硬

板上。鋼球沿斜槽軌道P?；潞髲摹｜c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，鋼球側(cè)面會在白紙上擠壓出一個痕跡點。移動擋板，重新釋放鋼球，如此重復，白紙上將留

下一系列痕跡點。

（1）下列實驗條件必須滿足的有。

A.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初速度釋放鋼球

（2）為定量研究，建立以水平方向為x軸、豎直方向為y軸的坐標系。

a.取平拋運動的起始點為坐標原點，將鋼球靜置于Q點，鋼球的（選填“最上端”、"最下端''或者”球

心“）對應白紙上的位置即為原點；在確定y軸時（選填“需要”或者"不需要”）y軸與重錘線平行。

b.若遺漏記錄平拋軌跡的起始點，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，AB

和BC的水平間距相等且均為x,測得AB和BC的豎直間距分別是9和”，則?1（選填“大于”、”等

于'’或者"小于”）?？汕蟮娩撉蚱綊伒某跛俣却笮椋ㄒ阎?shù)刂亓铀俣葹間,結(jié)果用上述

字母表示）。

（3）為了得到平拋物體的運動軌跡，同學們還提出了以下三種方案，其中可行的是。

A.從細管水平噴出穩(wěn)定的細水柱，拍攝照片，即可得到平拋運動軌跡

B.用頻閃照相在同一底片上記錄平拋小球在不同時刻的位置，平滑連接各位置，即可得到平拋運動軌跡

C.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，將會在白紙上留下筆

尖的平拋運動軌跡

(4)伽利略曾研究過平拋運動，他推斷：從同一炮臺水平發(fā)射炮彈，如果不受空氣阻力，不論它們能射

多遠，在空中飛行的時間都一樣。這實際上揭示了平拋物體。

A.在水平方向上做勻速直線運動

B.在豎直方向上做自由落體運動

C.在下落過程中機械能守恒

(5)牛頓設(shè)想，把物體從高山上水平拋出，速度一次比一次大，落地點就一次比一次遠，如果速度足夠大,

物體就不再落回地面，它將繞地球運動，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，物體會從做平拋運動逐漸變?yōu)樽鰣A周運動，請分析原因。

【答案】(1).BD(2).球心(3).需要(4).大于(5).%=2且-(6).B(7).B

2f

(8).利用平拋運動的軌跡的拋物線和圓周運動知識證明即可

【解析】

根據(jù)平拋運動的規(guī)律：水平方向勻速直線運動，豎直方向自山落體運動解答。

(1)本實驗中要保證小球飛出斜槽末端時的速度為水平，即小球做平拋運動，且每次飛出時的速度應相同，

所以只要每次將小球從斜槽上同一位置由靜止釋放即可，故BD正確；

(2)a.平拋運動的起始點應為鋼球靜置于。點時，鋼球的球心對應紙上的位置，由于平拋運動在豎直方向做

自由落體運動，所以在確定y軸時需要y軸與重錘線平行；

b.由初速度為零的勻加速直線運動規(guī)律即在相等時間間隔內(nèi)所通過的位移之比為1:3:5:7:可知，由于A

y12

點不是拋出點，所以包}＞.;設(shè)AB,BC間所用的時間為T,豎直方向有：為一,=gT2,水平方向仃：

x=v0T,聯(lián)立解得：v0=xl—^—；

丫%一乂

(3)A項：從細管水平噴出穩(wěn)定的細水柱，由于細水柱射出后受到空氣阻力的作用，；且水的液面高的時候

速度大，液面低的時候速度小，故不可行

B項：用頻閃照相在同一底片上記錄小球不同時刻的位置即平拋運動的軌跡上的點，平滑連接在一起即為平

拋運動軌跡，所以此方案可行；

C項：將鉛筆垂宜于豎直的白板放軒，以一定初速度水平拋出，筆尖與白紙間有摩擦阻力的作用，所以鉛筆

作的不是平拋運動，故此方案不可行;

1II

（4）山平拋運動豎直方向運動可知，h=-gt2,時間，=J——，所以只要高度相同，時間相同，故B正確:

2Vg

（5）由平拋運動可知，豎直方向：〃=水平方向：聯(lián)立解得：y=^x2,即拋出物體的軌跡

為拋物線，當拋出的速度越大，在拋物線上某點的速度足以提供該點做圓周運動的向心力時，物體的軌跡

從拋物線變?yōu)閳A。

3、（2017?北京卷?T21）如圖1所示，用質(zhì)量為m的重物通過滑輪牽引小車，使它在長木板上運動，打

點計時器在紙帶上記錄小車的運動情況。利用該裝置可以完成“探究動能定理”的實驗。

S1

（1）打點計時器使用的電源是—（選填選項前的字母）。

A.直流電源B.交流電源

（2）實驗中，需要平衡摩擦力和其他阻力。正確操作方法是—（選填選項前的字母）。

A.把長木板右端墊高B.改變小車的質(zhì)量

在不掛重物且—（選填選項前的字母）的情況下，輕推一下小車，若小車拖著紙帶做勻速運動，表明

已經(jīng)消除了摩擦力和其他阻力的影響。

A.計時器不打點B.計時器打點

（3）接通電源，釋放小車，打點計時器在紙帶上打下一系列點，將打下的第一個點標為O.在紙帶上依

次取A、B、C…若干個計數(shù)點，已知相鄰計數(shù)點間的時間間隔為T.測得A、B、C…各點到O點的距

離為XI、X2、X3…，如圖2所示。

Off贏Q

圖2

實驗中，重物質(zhì)量遠小于小車質(zhì)量，可認為小車所受的拉力大小為mg,從打O點打B點的過程中，拉

力對小車做的功W=，打B點時小車的速度v=o

（4）以v2為縱坐標，W為橫坐標，利用實驗數(shù)據(jù)做如圖3所示的v2-W圖象。由此圖象可得v2隨W

變化的表達式為。根據(jù)功與能的關(guān)系，動能的表達式中可能包含v2這個因子；分析實驗結(jié)果的單位

關(guān)系，與圖線斜率有關(guān)的物理量應是.

(5)假設(shè)已經(jīng)完全消除了摩擦力和其他阻力的影響，若重物質(zhì)量不滿足遠小于小車質(zhì)量的條件，則從理

論上分析，圖4中正確反映v2-W關(guān)系的是。

【答案】(1)B；(2)A；B；(3)mgx2;乂3X］；(4)0.008+4.69W：質(zhì)量：(5)A。

2T

【解析】(1)打點計時器使用的是交流電，故選：B；

(2)平衡摩擦力的方法是：把木板一段墊高，讓小車滑下，當小車勻速運動時，就意味著摩擦力抵消了，

故選：A；

此時應當讓打點計時器打點，因為打點計時器也會有摩擦力，故選：B；

(3)由于近似認為拉力等于重力，所以根據(jù)W=FS可知，拉力做功為W=mgX2;

中點時刻的速度等于該段時間內(nèi)的平均速度，所以B點的速度等于AC段的平均速度，即V=*=

2T

X3F.

-2T

(4)根據(jù)圖象上的點，可以得出得V?隨W變化的表達式為：V2=0.008+4.69W；

2

功是能量轉(zhuǎn)化的量度，所以功和能的單位是相同的，斜率設(shè)為k,則k=工一代入單位后，k的單位為

kg1,所以與該斜率有關(guān)的物理量為質(zhì)量；

(5)如果實驗中完全消除了摩擦力和其它阻力，那么重物重力做的功就等于重錘和小車動能的增加量：

即：W=A(M+m)v2,期中W=mgh,質(zhì)量都是定值，所以v?與W成正比，A圖正確。

故選：A

故答案為：(1)B：(2)A；B；(3)mgx2;*3(4)0.008+4.69W；質(zhì)量；(5)A。

2T

4、(2016?北京卷?T2D利用圖1裝置做“驗證機械能守恒定律”實驗。

①為驗證機械能是否守恒，需要比較重物下落過程中任意兩點間的—。

A.動能變化量與勢能變化量

B.速度變化量和勢能變化量

C,速度變化量和高度變化量

②除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺（含鐵夾）、電磁打點計時器、導線及開關(guān)外，在下列器材中，還必

須使用的兩種器材是—

A.交流電源B.刻度尺C.天平（含祛碼）

③實驗中，先接通電源，再釋放重物，得到圖2所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個連續(xù)打出的點A、

B、C,測得它們到起始點0的距離分別為hA、hB、he。

O“ABC(

????...................................................?i

<--------------------處----------------------?

he

圖2

已知當?shù)刂亓铀俣葹間,打點計時器打點的周期為T.設(shè)重物的質(zhì)量為m。從打0點到打B點的過程

中，重物的重力勢能變化量AEpn,動能變化量△￡!<=..

④大多數(shù)學生的實驗結(jié)果顯示，重力勢能的減少量大于動能的增加量，原因是一

A.利用公式丫=段計算重物速度

B.利用公式丫=缶帚十算重物速度

C.存在空氣阻力和摩擦力阻力的影響

D.沒有采用多次試驗去平均值的方法。

⑤根據(jù)以下方法研究機械能是否守恒：在紙帶上選取多個計數(shù)點，測量它們到起始點O的距離h,計算

對應計數(shù)點的重物速度V,描繪v2-h圖象，并做如下判斷：若圖象是一條過原點的直線，則重物下落過

程中機械能守恒。請你分析論證該同學的判斷依據(jù)是否正確。

打點W

6-重錘

圖1

【答案】①A；②AB；③-mghB；1n/_；④c；⑤不正確。

8T2

【解析】①驗證機械能守恒定律原理是看減少的重力勢能和增加的動能是否相等，所以需要比較重物卜

落過程中任意兩點間的動能變化量與勢能變化量；

②電磁打點計時器使用低壓交流電源；需選用刻度尺測出紙帶上任意連點見得距離，表示重錘下落的高

度：等式兩邊都含有相同的質(zhì)量，所以不需要天平秤質(zhì)量：

③根據(jù)功能關(guān)系，重物的重力勢能變化量的大小等于重力做的功的多少，打B點時的重力勢能較打A點

時的小，所以AEpU-mghB；B點的速度為：VB=hc,所以動能變化量為：△Ek=2mv2=

2T2

2

m（hc-hA）

8T2

④由于紙帶在下落過程中，重錘和空氣之間存在阻力，紙帶和打點計時器之間存在摩擦力，所以減小的

重力勢能一部分轉(zhuǎn)化為動能，還有一部分要克服空氣阻力和摩擦力阻力做功，故重力勢能的減少量大于

動能的增加量，故C選項正確；

⑤該同學的判斷依據(jù)不正確。在重物下落h的過程中，若阻力f恒定，根據(jù)mgh-fh=>jmv2-0可得：

V2=2（g-1）h,則此時v2-h圖象就是過原點的一條直線。所以要想通過v2-h圖象的方法驗證機械

m

能是否守恒，還必須看圖象的斜率是否接近2g。

故答案為：①A；②AB；③-mghB；-------算---：④C：⑤不正確。

8T2

5、（2016?全國I卷?T22）某同學用圖（a）所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律，其中打點計時器的電

源為交流電源，可以使用的頻率有20Hz、30Hz和40Hz,打出紙帶的一部分如圖（b）所示。

該同學在實驗中沒有記錄交流電的頻率/,需要用實驗數(shù)據(jù)和其他條件進行推算。

（1）若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落，利用/和圖（b）中給出的物理量可以寫出：在打點計

時器打出B點時，重物下落的速度大小為,打出C點時重物下落的速度大小為,重物下

落的加速度的大小為.

2

（2）已測得電=8.89cm,52=9.50cm,53=10.10cm；當重力加速度大小為9.80m/s,試驗中重物受到

的平均阻力大小約為其重力的1%。由此推算出/為Hz。

(邑+52)/。2+$3)/(53-5])/

(2)40

~2，2，2-

【解析】根據(jù)打點計時器的紙帶的處理方法，兩點之間的平均速度等于中間時刻的瞬時速度，有在打點計

時器打出B點時，重物下落的速度大小為％=+沌）=口」+$2）（同理V=（$2+$3）/。加速度為

2T22

?V-VB（S3-4）/

a=--C-------=---------------.

T2

根據(jù)機g-10/omg=ma及a=—~~；"一代入數(shù)據(jù)，解得f=40//z

6、（2016?全國II卷?T22）某物理小組對輕彈簧的彈性勢能進行探究，實驗裝置如圖（a）所示：輕彈

簧放置在光滑水平桌面上，彈簧左端固定，右端與一物塊接觸而不連接，紙帶穿過打點計時器并與物塊連

接。學&科網(wǎng).向左推物塊使彈簧壓縮一段距離，由靜止釋放物快，通過測量和計算，可求得彈簧被壓縮后

的彈性勢能。

打點計時器紙帶物塊

固定栓

圖(a)

（1）試驗中涉及下列操作步驟：

①把紙帶向左拉直

②松手釋放物塊

③接通打點計時器電源

④向左推物塊使彈簧壓縮，并測量彈簧壓縮量

上述步驟正確的操作順序是（填入代表步驟的序號）。

（2）圖（b）中M和乙紙帶是分別把彈簧壓縮到不同位置后所得到的實際打點結(jié)果。打點計時器所用交流

電的頻率為50Hz。由M紙帶所給的數(shù)據(jù)，可求出在該紙帶對應的試驗中物塊脫離彈簧時的速度為

m/so比較兩紙帶可知，（填“AT或乜”）紙帶對應的試驗中彈簧被壓縮后的彈性勢能大。

)”?：：；；7D

Z258/,257—J

y?：：：：:~p)

單位cmK9>M.15*Kl、f-155+l*+

圖(b)

【答案】(1)④①③②(2)1.29M

【解析】(1)實驗中應先將物塊推到最左側(cè)，測量壓縮量，再把紙帶向左拉直；先接通電源，穩(wěn)定后再釋

放紙帶；故步驟為④①③②；

(2)由M紙帶可知，左側(cè)應為與物塊相連的位置；由圖可知，兩點間的距離先增大后不變；故2.58段時

物體應脫離彈簧；則由平均速度可求得，其速度v=2強Xl(f2=1.29m/s；

0.02

因彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為物體的動能，則可知離開時速度越大，則彈簧的彈性勢能越大；由圖可知，M中

的速度要大于L中速度；故說明M紙帶對應的彈性勢能大；

故答案為：(I)④①③②；(2)1.29；M。

7、(2015?全國I卷?T22)某物理小組的同學設(shè)計了一個粗測玩具小車通過凹形橋最低點時的速度

的實驗。所用器材有：玩具小車、壓力式托盤秤、凹形橋模擬器(圓弧部分的半徑為R=O.2Om)。

完成下列填空：

(1)將凹形橋模擬器靜置于托盤秤上，如圖(a)所示，托盤秤的示數(shù)為；

(2)將玩具小車靜置于凹形橋模擬器最低點時，托盤秤的示數(shù)如圖(b)所示，該示數(shù)為kg；

(3)將小車從凹形橋模擬器某一位置釋放，小車經(jīng)過最低點后滑向另一側(cè)。此過程中托盤秤的最大示數(shù)為

m；多次從同一位置釋放小車，記錄各次的m值如下表所示:

序號12345

m(kg)1.801.751.851.751.90

(4)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可求出小車經(jīng)過凹形橋最低點時對橋的壓力為_N；小車通過最低點時的速度大小

為一m/so(重力加速度大小取9.80m/s2,計算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)

【答案】(1)1.00kg(2)1.40(4)7.9,1.4

【解析】(2)根據(jù)量程為10kg,最小分度為0.1kg,注意估讀到最小分度的下一位，為1.40kg；

（4）根據(jù)表格知最低點小車和凹形橋模擬器對秤的最大壓力平均值為:

1.8+1.75+1.85+1.75+1.90

Fm=5N=mwg+FN

解得：FN=7.9N

2

v

根據(jù)牛頓運動定律知：FN-mog=m(>R,

代入數(shù)據(jù)解得：v=1.4m/s

8、（2013?全國卷n?T22）某同學利用如圖1所示的裝置對輕質(zhì)彈簧的彈性勢能進行探究：一輕質(zhì)彈簧放

置在光滑水平桌面上，彈簧左端固定，右端與一小球接觸而不固連；彈簧處于原長時，小球恰好在桌面邊

緣.向左推小球，使彈簧壓縮一段距離后由靜止釋放，小球離開桌面后落到水平地面.通過測量和計算,

可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能.

回答下列問題:

（1）本實驗中可認為，彈簧被壓縮后的彈性勢能Ep與小球拋出時的動能Ek相等.已知重力加速度大小

為g.為求得Ek，至少需要測量下列物理量中的—（填正確答案序號）.

A.小球的質(zhì)量mB.小球拋出點到落地點的水平距離s

C.桌面到地面的高度hD.彈簧的壓縮量

E.彈簧原長lo

（2）用所選取的測量量和已知量表示Ek,得Ek=.

（3）圖2中的直線是實驗測量得到的s-ax圖線.從理論上可推出，如果h不變.m增加，s-^x圖

線的斜率會—（填“增大”、“減小”或“不變”）；如果m不變，h增加，s-Ax圖線的斜率會

（填“增大”、“減小”或“不變”）.由圖中給出的直線關(guān)系和Ek的表達式可知，EP與的一次

方成正比.

2

【答案】（1）ABC,（2）1nss,（3）減小，增大，2.

4h

【解析】（I）由平拋規(guī)律可知，由水平距離和下落高度即可求出平拋時的初速度，進而可求出物體動能,

所以本實驗至少需要測量小球的質(zhì)量m、小球拋出點到落地點的水平距離s、桌面到地面的高度h,故選

ABC.

（2）根據(jù)h=/gt%s=vt知，v=則小球的動能Ek=/mv2=IB^

（3）對于確定的彈簧壓縮量Ax而言，增大小球的質(zhì)量會減小小球被彈簧加速時的加速度，從而減小小

球平拋的初速度和水平位移，即h不變m增加，相同的Ax要對應更小的s,s-Ax圖線的斜率會減小.

2,

根據(jù)能量守恒有：E=E,Jgs,又s^ZXx,則可知Ep與的二次方成正比.

Pk

2

故答案為：（I）ABC,（2）,嚶，（3）減小，增大，2.

4h

【分類過關(guān)檢測】

一、單選題

1.（2021?汕頭市澄海中學高一期中）用如圖所示的演示器研究平拋運動，小球擊打彈性金屬片C,使A球

沿水平方向飛出做平拋運動；與此同時，B球松開做自由落體運動。實驗觀察到的現(xiàn)象是（）

、\父\\\\\

A.A球先落地

B.B球先落地

C.A、8兩球同時落地

D.增大實驗裝置離地面的高度，重復上述實驗，B球?qū)⑾嚷涞?/p>

【答案】C

【解析】平拋運動豎直方向做自由落體運動，故高度相同的兩個小球做自由落運動和平拋運動時的時間相

同，故C正確，ABD錯誤。

故選c。

2.（2021?金華市曙光學校高一月考）平拋物體的運動規(guī)律可以概括為兩點：①水平方向作勻速運動，②豎

直方向作自由落體運動。為了研究平拋物體的運動，可做下面的實驗：如圖所示，用小錘打擊彈性金屬片，

A球就水平飛出，同時B球被松開，做自由落體運動，兩球同時落到地面。這個實驗（）

BA

1——

X

\

\

\

\

A.只能說明上述實驗中的第①條

B.只能說明上述實驗中的第②條

C.不能說明上述實驗中的任何一條

D.能同時說明上述實驗中的兩條

【答案】B

【解析】A球做平拋運動，同時8球做自由落體運動，兩球同時落到地面，說明兩球在豎直方向的運動完

全相同，即說明平拋運動的物體在豎直方向做自由落體運動。

故選B。

3.（2021?莆田第七中學高一期中）研究平拋運動在豎直方向的運動規(guī)律實驗裝置如圖所示，下列說法正確

的是（）

A.A球的初速度越大，走過的水平距離也越大

B.無論A球的水平速度大小如何，它總是和8球同時落地

C.用力大小不一樣，A球在水平方向上運動的距離仍然一樣

D.從這個實驗看出，A球在水平方向上的速度和豎直方向上的速度相互影響

【答案】AB

【解析】用小錘打擊彈性金屬片，A球就水平飛出，做平拋運動，同時8球被松開，做自由落體運動；

A.A拋出點的高度一定，在空中的運動時間;一定，A球的初速度v越大，走過的水平距離戶W越大，故

A正確；

B.A與8兩球同時釋放，在豎直方向上都做自由落體運動，它們拋出點的高度相同，在空中的運動時間相

等，因此無論4球的水平速度大小如何，它總是和8球同時落地，故B正確；

C.用力大小不一樣，A球拋出時的水平速度不同，水平方向上運動的距離不一樣，故C錯誤；

D.從該實驗可以看出，4、8兩球在豎直方向上的運動規(guī)律相同，看不出：A球在水平方向上的速度和豎

直方向上的速度相互影響，故D錯誤；

故選ABo

三、實驗題

4.（2021?汕頭市澄海中學高一期中）（1）如圖所示，在研究物體做平拋運動時，讓小球A沿曲面軌道滾

下，離開軌道末端時（末端水平，小球A離開軌道時和小球B在同一高度），撞開接觸式開關(guān)S（開關(guān)對

小球的作用力可忽略不計），被電磁鐵吸住的小球B同時自由下落。多次改變整個裝置的高度，重復上述

實驗，發(fā)現(xiàn)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.水平方向的分運動是勻速直線運動

B.水平方向的分運動是勻加速直線運動

C.豎直方向的分運動是自由落體運動

D.豎直方向的分運動是勻速直線運動

（2）如題圖所示，兩個完全相同的圓弧軌道分別固定在豎直板上不同高度處，軌道的末端水平.在它們相同

位置上各安裝一個電磁鐵，兩個電磁鐵由同一個開關(guān)控制，通電后，兩電磁鐵分別吸住相同小鐵球A、B,

斷開開關(guān)，兩個小球同時開始運動。離開圓弧軌道后，A球做平拋運動，B球進入一個光滑的水平軌道，貝心

B球進入水平軌道后將做運動；改變A軌道距離B軌道的高度，多次重復上述實驗過程，總能

觀察到A球正好砸在B球上，由此現(xiàn)象可以得出的結(jié)論是o

【答案】C勻速宜線A球在水平方向的運動是勻速直線運動

【解析】（1）[1]A球與B總是同時落地，說明A球豎直方向的分運動與B球的運動相同，B球做的是自

由落體運動，所以A球豎直方向的分運動是自由落體運動。

故選C。

（2）[2]B球進入水平軌道后將做勻速直線

[31讓兩小球從相同的弧形軌道上相同高度滾下，從而使兩小球同時滾離軌道并具有相同的速度，小球A做

平拋運動，小球B做勻速直線運動，改變A軌道的高度，多次重復上述實驗過程，總能觀察到A球正好砸

在B球上，則說明小球A平拋運動水平方向是勻速直線運動。

5.（2021.福建省泰寧第一中學高一期中）在“研究小球平拋運動”的實驗中：

A.平拋運動在豎直方向上做自由落體運動

B.平拋運動的飛行時間只由高度決定

C.平拋運動水平方向為勻速直線運動

D.平拋運動的軌跡是一條拋物線

（2）某同學設(shè)計了如下圖乙的實驗：將兩個斜滑道固定在同一豎直面內(nèi)，末端水平，滑道2與光滑水平板

銜接，把兩個質(zhì)量相等的小鋼球，從斜面的同一高度由靜止同時釋放，觀察到兩球在水平面相遇，這說明

（3）該同學采用頻閃照相機拍攝到小球做平拋運動的照片如圖丙所示，圖中背景正方形方格的邊長為

L=4.9cm,A、B、C是小球的三個位置，取g=9.80m/s2,照相機拍攝時每隔s曝光一次；小球做平拋

運動的初速度Vo=m/s,小球運動到C點時的豎直分速度對.=m/So

【答案】A平拋運動在水平方向上做勻速直線運動0.11.472.94

【解析】W：（1）[II如圖甲所示的演示實驗中，小錘擊打彈性金屬片，B球水平拋出，同時A球被松開,

做自由落體運動，A、B兩球同時落地，說明B球在豎直方向上的運動規(guī)律與A球相同，即平拋運動在豎

直方向上做自由落體運動，A正確，BCD錯誤。

故選A。

（2）[2]如圖乙所示，把兩個質(zhì)量相等的小鋼球，從斜面的同一高度由靜止同時釋放，觀察到兩球在水平

面相遇，這說明平拋運動在水平方向上做勻速直線運動。

（3）[3]由圖丙可知，小球在豎直方向上有

△h=5L-3L=gF

解得

照相機拍攝時每隔0.1s曝光一次。

[4]小球在水平方向有

^x=voT=3L

%=*等詈m/s=1.47m/s

[5]小球在B點時豎直方向的分速度

v?==①m/s=1.96m/s

B>IT2x0.17'

所以小球在C點時豎直方向的分速度

vCy=vBy+gT=\.96m/s+9.8x0.1m/s=2.94m/s

6.（2021?深圳市高級中學高一期中）用如圖1所示裝置研究平拋運動。將白紙和復寫紙對齊重疊并固定在

豎直的硬板上。鋼球沿斜槽軌道PQ滑下后從。點飛出，落在水平擋板上，由于擋板靠近硬板一側(cè)較

低，鋼球落在擋板上時，鋼球側(cè)面會在白紙上擠壓出一個痕跡點，移動擋板，重新釋放鋼球，如此重復,

白紙上將留下一系列痕跡點。

（1）下列實驗條件必須滿足的有（）

A.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初速度釋放鋼球

（2）為定量研究，建立以水平方向為x軸、豎直方向為），軸的坐標系。

a.取平拋運動的起始點為坐標原點，將鋼球靜置于。點，鋼球的（選填“最上端”、"最下端''或者"球

心“）對應白紙上的位置即為原點，在確定y軸時需要讓y軸與重錘線平行。

b.如圖2所示，在軌跡上取A、B、C三點，A3和8C的水平間距相等且均為x，測得A3和8C的豎直間

距分別是X和%?？汕蟮娩撉蚱綊伒某跛俣却笮椋ㄒ阎?shù)刂亓铀俣葹間,結(jié)果用上述字

母表示）。

【答案】BD球心x

【解析】（1）[1]AD.為了使鋼球每次從斜槽末端拋出后做平拋運動的軌跡相同，要求鋼球做平拋運動的初

速度相等，所以每次應從斜槽上相同的位置無初速度釋放鋼球，而斜槽軌道是否光滑對上述要求無影響，

故A錯誤，D正確；

B.為了使鋼球每次拋出后能夠做平拋運動，斜槽軌道末段應水平，故B正確；

C.調(diào)節(jié)擋板高度位置意在獲取若干鋼球做平拋運動的軌跡點，所以擋板高度并不需要等間距變化，故C錯

誤。

故選BD。

（2）⑵鋼球在紙上所壓出軌跡點對應鋼球球心的位置，所以應將鋼球的球心對應白紙上的位置作為坐標原

點。

（3）[3J由題意可知A、8和8、C之間的時間間隔相等，均設(shè)為T,則根據(jù)運動學公式有

%-X=gT2

解得

“2-X

Vg

故鋼球平拋的初速度大小為

7.（2021?四川省綿陽南山中學高一期中）如圖所示，在“實驗：研究平拋運動”中:

（1）為準確確定坐標軸，還需要的器材是；

A.彈簧測力計B.鉛垂線

C.打點計時器D.天平

（2）實驗中，下列說法正確的是：

A.小球每次從斜槽上不相同的位置自由滾下

B.斜槽軌道必須光滑

C.要使描出的軌跡更好地反映真實運動，記錄的點應適當多一些

D.為了比較準確地描出小球運動的軌跡，應該用一條曲線把所有的點連接起來

（3）在做該實驗時某同學只記錄了物體運動的軌跡上的A、8、C三點，已知相鄰兩點的時間間隔相等，并

以4點為坐標原點建立了直角坐標系，得到如圖所示的圖像，g取10m/s2。

①據(jù)圖像求出相鄰兩點的時間間隔為s：

②據(jù)圖像求出物體平拋運動的初速度大小為m/s；

③物體運動到B點時的速度大小為m/So（結(jié)果可含根號）

【答案】BC0.122A/2

【解析】（1）”］為準確確定坐標軸，還需要的器材是鉛垂線，故B正確。

故選B?

（2）[2]AB.為了使小球每次從斜槽末端拋出時的初速度相同，小球每次應從斜槽上相同的位置由靜止自由

滾下，而斜槽軌道是否光滑對上述要求無影響，故AB錯誤；

C.要使描出的軌跡更好地反映真實運動，記錄的點應適當多一些，故C正確；

D.由于實驗中存在誤差，坐標紙上所記錄的點不可能嚴格地分布在??條拋物線上，所以在繪制小球運動的

軌跡時，應先舍去一些誤差較大的點，將誤差較小的點用平滑曲線連接起來，而這些點有的可能在曲線匕

有的可能靠近并均勻分布在曲線兩側(cè)，故D錯誤。

故選C。

（3）[3]設(shè)相鄰兩點的時間間隔為丁，則根據(jù)運動學公式有

代入數(shù)據(jù)解得

7=0.1s

⑷物體平拋運動的初速度大小為

%==2m/s

[5]物體運動到B點時的豎直分速度大小為

”-=2m/s

則合速度大小為

匕=J*+=20m/s

8.（2021?河北省曲陽縣第一高級中學高一月考）某實驗小組設(shè)計實驗驗證動能定理，在天花板上固定好一

個力傳感器。用一根不可伸長的細線，上端固定在力傳感器上，下端固定在小球上，把小球拉離平衡位置

使細線偏轉(zhuǎn)一個角度，由靜止釋放小球，記下力傳感器的最大示數(shù)/。除以上器材外，只有一把刻度尺。

（1）為完成實驗，需用刻度尺測量擺長L、小球靜止時力傳感器的示數(shù)與，還需測量的量是（此物

理量的符號用x表示）；

（2）小球受到的重力大小為；小球從釋放到平衡位置的過程中，動能的增加量為。（用已知

和測量物理量的符號表示）

（3）需要驗證動能定理的表達式：（用已知和測量物理量的符號表示）

【答案】釋放小球時的位置與平衡位置的高度差*FoF（）x^^（F-F（））L

【解析】（1）[1]還需測量的量是釋放小球時的位置與平衡位置的高度差X。

（2）⑵[3]小球受到的重力大小為

加g=K

到最低點時由牛頓第二定律有

?mv1

小球從釋放到平衡位置的過程中，動能的增加量為

紇=綱2_；仍一耳）乙

（3）[4]合外力做功為

W=mgx=F（）x

需驗證的表達式為

Fox^F-F^L

9.（2021?河南鄭州市?高一期末）“探究功與速度變化的關(guān)系”的實驗裝置如圖所示，小車在橡皮筋的作用下

沿木板滑行。當小車在1條橡皮筋作用下時，橡皮筋對小車做的功記為W；當用2條、3條、4條……完全

相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次、第4次……實驗時，橡皮筋對小車做的功記為2W、3W、

4W……，實驗中小車的速度由打點計時器所打的紙帶測出。

（1）本實驗（“需要”或“不需要”）平衡小車所受摩擦力

（2）小車在一條橡皮筋作用下運動，當小車速度達到最大時，橡皮筋處于（“伸長狀態(tài)”或“原

長狀態(tài)”）

(3)實驗中要求用完全相同的橡皮筋，每次實驗不必計算出橡皮筋對小車做功的具體數(shù)值。某次實驗所測

數(shù)據(jù)如下表所示：

次數(shù)1234567

功W2%3W。州5%7W。

速度u/(m-s-')1.001.381.771.972.282.432.65

速度平方//(m2.s-2)1.001.903.133.885.205.907.02

請將表中7組功與速度平方的數(shù)據(jù)標在坐標系中，并畫出W-r的關(guān)系圖像

W

(4)根據(jù)作出的W-F圖像，可以得到W隨/變化的關(guān)系為

【答案】需要伸長狀態(tài)

成正比

【解析】(1)”］為了使小車運動中所受的合外力正好等于橡皮筋對它的彈力，需要平衡摩擦力；

(2)⑵木板水平放置，對小車受力分析可知，小車速度最大時小車受到的合外力為零，即小車受到的橡皮

筋拉力與摩擦力相等，橡皮筋應處于伸長狀態(tài)；

(3)⑶用表中數(shù)據(jù)在坐標紙上描點，使盡可能多的點在直線上，不在直線上的點均勻分布在直線兩側(cè)，得

到如下圖所示的圖線

w

vV（m?s'2）

（4）[4]由圖像可得橡皮筋做的功與小球獲得的速度平方成正比。

10.（2021.河南安陽市?五一中學高一月考）某同學探究做功與速度的關(guān)系，實驗裝置如圖所示。兩釘子的

中點為P,小滑塊（帶遮光條）釋放位置在兩釘子連線的中垂線上。實驗過程中，通過更改橡皮筋條數(shù)使

橡皮筋對小滑塊做的功以整數(shù)倍增大。

（1）實驗中首先通過調(diào)整木板傾斜程度以平衡摩擦力，下列說法正確的是。

A.若小滑塊通過兩光電門的時間相等，則剛好平衡摩擦力

B.平衡摩擦力可以使橡皮筋對小滑塊做功等于合外力對小車做功

C.平衡摩擦力是為了使小滑塊獲得較大的動能

（2）為研究橡皮筋對小滑塊做的功和獲得速度的關(guān)系，記錄幾次實驗過程中橡皮筋的條數(shù)〃（分別記為々、

〃2、〃3…），每次小滑塊通過光電門1的時間，（分別記為4、J、4…）。應以〃為縱坐標、

為橫坐標作圖，描點連線得到一條過原點的直線，說明橡皮筋對小滑塊所做的功與獲得速度的平方成正比。

【答案】AB"

【解析】（1）[1]A.若小滑塊通過兩光電門的時間相等，則小滑塊能勻速運動，說明剛好平衡摩擦力，選

項A正確；

BC.平衡摩擦力可以使橡皮筋對小滑塊做功等于合外力對小車做功，并不是為了使小滑塊獲得較大的動能。

選項B正確，C錯誤；

故選AB?

（2）[2]由能量關(guān)系

nW=-mv2=—/?（—）2----Y

022t2t2

即

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2%