新高考人教版高中物理題型訓(xùn)練專題5.4實驗探究平拋運動的特點-（人教版2019必修第二冊）含答案及解析

專題5.4實驗探究平拋運動的特點【人教版】TOC\o"1-3"\t"正文,1"\h【題型1實驗原理】 【題型2數(shù)據(jù)處理】 【題型3誤差分析】 【題型4器材創(chuàng)新】 【題型5原理創(chuàng)新】 【題型6數(shù)據(jù)處理創(chuàng)新】 【題型1實驗原理】【例1】某學(xué)習(xí)小組用實驗探究“平拋運動規(guī)律”。(1)甲同學(xué)采用如圖甲所示的裝置。用小錘打擊彈性金屬片，金屬片把A球沿水平方向彈出，同時B球被松開，自由下落，觀察到兩球同時落地，改變小錘打擊的力度，即改變A球被彈出時的速度，兩球仍然同時落地，這說明_______________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)乙同學(xué)采用如圖乙所示的裝置。用兩個相同的弧形軌道M、N分別用于發(fā)射小鐵球P、Q，其中N的末端與光滑水平面相切，兩軌道上端分別裝有電磁鐵C、D，調(diào)節(jié)電磁鐵C、D的高度，使AC＝BD，現(xiàn)將小鐵球P、Q分別吸在電磁鐵C、D上，切斷電源，使兩小鐵球同時分別從軌道M、N的下端射出。實驗可觀察到的現(xiàn)象應(yīng)是______________________；保持AC＝BD，僅僅改變弧形軌道M在豎直方向的位置，重復(fù)上述實驗，仍能觀察到相同的現(xiàn)象，這說明_____________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)丙同學(xué)采用頻閃攝影的方法拍攝到如圖丙所示的“小球做平拋運動”的照片。圖中每個小方格的邊長為2.5cm，分析可知，位置1________(填“是”或“不是”)平拋運動的起點；該做小球做平拋運動的初速度大小為________m/s(g取10m/s2)?！咀兪?-1】用如圖所示裝置研究平拋運動。將白紙和復(fù)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Q點飛出，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(fù)，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．斜槽軌道末端水平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(biāo)系，取平拋運動的起始點為坐標(biāo)原點，將鋼球靜置于Q點，鋼球的________(填“最上端”“最下端”或“球心”)對應(yīng)白紙上的位置即為原點；在確定y軸時________(填“需要”或“不需要”)y軸與鉛垂線平行。(3)為了得到平拋物體的運動軌跡，同學(xué)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)射的炮彈，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【變式1-2】用頻閃照相技術(shù)拍下的兩小球運動的頻閃照片如圖所示，拍攝時，光源的頻閃頻率為10Hz，a球從A點水平拋出的同時，b球自B點開始下落，背景的小方格為相同的正方形。重力加速度g取10m/s2，不計阻力。(1)根據(jù)照片顯示的信息，下列說法中正確的是________。A．只能確定b球的運動是自由落體運動B．不能確定a球豎直方向的運動是自由落體運動C．只能斷定a球水平方向的運動是勻速直線運動D．可以確定a球的運動是水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動的合成(2)根據(jù)照片信息可求出a球的水平速度大小為________m/s；當(dāng)a球與b球運動了________s時它們之間的距離最小?！咀兪?-3】在研究平拋運動的實驗中，某小組所用的實驗裝置和采集到的頻閃照片如圖所示，其中A球做平拋運動，B球做自由落體運動。觀察照片中A球和B球在任一時刻的高度，以及相同時間間隔內(nèi)A球在水平方向的位移，可以發(fā)現(xiàn)（）A．A球在豎直方向做自由落體運動B．A在水平方向做勻速直線運動C．兩球落地時間相同D．B球先落地【題型2數(shù)據(jù)處理】【例2】在做“研究平拋物體的運動”實驗時，為了能較準(zhǔn)確地描繪運動軌跡，下面列出了一些操作要求：(1)將你認為正確的選項前面的字母填在橫線上________。A.通過調(diào)節(jié)使斜槽的末端保持水平B.每次釋放小球的位置必須不同C.每次必須由靜止釋放小球D.用鉛筆記錄小球位置時，每次必須嚴格地等距離下降E.小球運動時不應(yīng)與木板上的白紙(或方格紙)相觸F.將球的位置記錄在紙上后，取下紙，用直尺將點連成折線(2)如圖所示為一小球做平拋運動的閃光照相照片的一部分，圖中背景方格的邊長均為5cm，如果取g＝10m/s2，那么①照相機的閃光頻率是__________Hz；②小球經(jīng)過B點時的速度大小是__________m/s。【變式2-1】某同學(xué)利用圖(a)所示裝置研究平拋運動的規(guī)律。實驗時該同學(xué)使用頻閃儀和照相機對做平拋運動的小球進行拍攝，頻閃儀每隔0.05s發(fā)出一次閃光，某次拍攝后得到的照片如圖(b)所示(圖中未包括小球剛離開軌道的圖像)。圖中的背景是放在豎直平面內(nèi)的帶有方格的紙板，紙板與小球軌跡所在平面平行，其上每個方格的邊長為5cm。該同學(xué)在實驗中測得的小球影像的高度差已經(jīng)在圖(b)中標(biāo)出。完成下列填空：(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)(1)小球運動到圖(b)中位置A時，其速度的水平分量大小為______m/s，豎直分量大小為______m/s；(2)根據(jù)圖(b)中數(shù)據(jù)可得，當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊拇笮開_______m/s2?！咀兪?-2】(1)在“探究平拋運動的特點”的實驗中，可以描繪平拋物體運動軌跡和求物體的平拋初速度。實驗簡要步驟如下：A.讓小鋼球多次從________位置上滾下，記下小球運動途中經(jīng)過的一系列位置；B.安裝好器材，注意斜槽末端水平和木板豎直，記下小球在斜槽末端時球心在木板上的投影點O和過O點的豎直線，檢測斜槽末端水平的方法是___________________________________________________________________；C.測出曲線上某點的坐標(biāo)x、y，用v0＝________算出該小球的平拋初速度，實驗需要對多個點求v0的值，然后求它們的平均值；D.取下白紙，以O(shè)為原點，以豎直線為y軸建立坐標(biāo)系，用平滑曲線畫平拋軌跡。上述實驗步驟的合理順序是________(只排列序號即可)。(2)在另一次實驗中將白紙換成方格紙，每小格的邊長L＝5cm，通過實驗，記錄了小球在運動途中的三個位置，如圖所示，則該小球做平拋運動的初速度為________m/s；B點的豎直分速度為________m/s(g取10m/s2)?！咀兪?-3】圖甲是“研究平拋物體的運動”的實驗裝置圖。(1)實驗前應(yīng)對實驗裝置反復(fù)調(diào)節(jié)，直到斜槽末端切線________。每次讓小球從同一位置由靜止釋放，是為了每次平拋____________相同。(2)圖乙是正確實驗取得的數(shù)據(jù)，其中O為拋出點，則此小球做平拋運動的初速度為________m/s(g＝9.8m/s2)?！绢}型3誤差分析】【例3】在“研究平拋運動”實驗中.(1)圖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.球的下端在此實驗中，下列說法正確的是________.A.斜槽軌道必須光滑B.記錄的點應(yīng)適當(dāng)多一些C.用光滑曲線把所有的點連接起來D.y軸的方向根據(jù)重錘線確定(2)下圖是利用上圖裝置拍攝小球做平拋運動的頻閃照片，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.釋放小球的初始位置不同C.斜槽末端切線不水平(3)下圖是利用穩(wěn)定的細水柱顯示平拋運動軌跡的裝置，其中正確的是()A.B.C.【變式3-1】為了探究平拋運動的規(guī)律，某同學(xué)設(shè)計如圖所示的實驗裝置，兩個完全相同的斜槽固定在同一豎直平面內(nèi)，斜槽2的末端吻接一足夠長的水平軌道，讓兩個完全相同小球同時從斜槽上滾下．（1）有關(guān)該實驗下列說法正確的是_______A．只能驗證平拋運動豎直方向是自由落體運動B．只能驗證平拋運動水平方向是勻速直線運動C．既能驗證平拋運動豎直方向是自由落體運動，又能驗證水平方向是勻速直線運動D．兩小球釋放點距斜槽末端的高度差應(yīng)相等（2）為使實驗成功，給該同學(xué)提出兩條合理的建議：①___________________，②___________________．【變式3-2】采用如圖甲所示的實驗裝置做“研究平拋運動”的實驗(1)實驗時需要下列哪個器材________．A．彈簧秤B．重錘線C．打點計時器(2)做實驗時，讓小球多次沿同一軌道運動，通過描點法畫出小球平拋運動的軌跡．下列的一些操作要求，正確的是________．A．每次必須從同一位置由靜止釋放小球B．每次必須嚴格地等距離下降記錄小球位置C．小球運動時不應(yīng)與木板上的白紙相接觸D．記錄的點應(yīng)適當(dāng)多一些(3)若用頻閃攝影方法來驗證小球在平拋過程中水平方向是勻速運動的，記錄下如圖乙所示的頻閃照片．在測得x1、x2、x3、x4后，需要驗證的關(guān)系是____________________________．已知頻閃周期為T，用下列計算式求得的水平初速度，誤差較小的是__________．A.B.C.D.【變式3-3】某同學(xué)在做研究平拋運動的實驗時,讓小球多次從斜槽上滾下,在坐標(biāo)紙上依次記下小球的位置如圖所示,坐標(biāo)原點為小球的拋出點,g取10m/s2。(1)在圖中描出小球的運動軌跡。(2)從圖中可看出,某一點的位置有明顯的錯誤,其產(chǎn)生的原因可能是該次實驗中,小球從斜槽上滾下時的初始位置比其他幾次偏(選填“高”或“低”)。

(3)某同學(xué)從圖像中測得的三組數(shù)據(jù)如下表所示,則此小球做平拋運動的初速度v0=m/s。

x/cm10.0020.0030.00y/cm5.0020.0045.00【題型4器材創(chuàng)新】【例4】某同學(xué)想要通過實驗測量玩具手槍的子彈離開槍口時的速度大小。于是他找了一塊足夠大的水平地面，讓玩具手槍從槍口距離地面高度h=1.25m處水平發(fā)射子彈，測得子彈的水平位移x=10m，如圖所示。己知重力加速度g=10m/s2，不計空氣阻力。（1）研究平拋運動時可以把它分解在水平方向和豎直方向，其豎直方向的分運動是______（只有一個選項符合題意，填入正確選項前的字母）；A．勻速直線運動

B．自由落體運動（2）根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù)可得子彈離開槍口時的速度大小v=______m/s?！咀兪?-1】試根據(jù)平拋運動原理設(shè)計“測量彈射器彈丸出射初速度”的實驗方法，提供的實驗器材有：彈射器(含彈丸，如圖所示)、鐵架臺(帶有夾具)、米尺。(重力加速度g已知)(1)畫出實驗示意圖。(2)在安裝彈射器時應(yīng)注意：___________________________________________________。(3)實驗中需要測量的物理量(在畫出的示意圖中用字母標(biāo)出)：________________。(4)由于彈射器每次射出的彈丸初速度不可能完全相等，在實驗中采取的方法是______。(5)計算公式為____________________________________________________________。【變式4-2】頻閃攝影是研究變速運動常用的實驗手段。在暗室中，照相機的快門處于常開狀態(tài)，頻閃儀每隔一定時間發(fā)出一次短暫的強烈閃光，照亮運動的物體，于是膠片上記錄了物體在幾個閃光時刻的位置。某物理小組利用如圖甲所示的裝置探究平拋運動規(guī)律。他們分別在該裝置正上方A處和右側(cè)正前方B處安裝了頻閃儀器并進行了拍攝，得到的頻閃照片如圖乙所示，O為拋出點，P為運動軌跡上某點。則根據(jù)平拋運動規(guī)律分析下列問題(g取10m/s2)：(1)乙圖中，A處攝像頭所拍攝的頻閃照片為______(選填“a”或“b”)。(2)測得圖乙a中OP距離為30cm，b中OP距離為45cm，則平拋小球的初速度大小應(yīng)為________m/s，小球在P點速度大小應(yīng)為________m/s?！咀兪?-3】某實驗小組利用圖所示裝置測定平拋運動的初速度。把白紙和復(fù)寫紙疊放一起固定在豎直木板上，在桌面上固定一個斜面，斜面的底邊ab與桌子邊緣及木板均平行。每次改變木板和桌邊之間的距離，讓鋼球從斜面頂端同一位置滾下，通過碰撞復(fù)寫紙，在白紙上記錄鋼球的落點。(1)為了正確完成實驗，以下做法必要的是________。A.實驗時應(yīng)保持桌面水平B.每次應(yīng)使鋼球從靜止開始釋放C.使斜面的底邊ab與桌邊重合D.選擇對鋼球摩擦力盡可能小的斜面(2)實驗小組每次將木板向遠離桌子的方向移動0.2m，在白紙上記錄了鋼球的4個落點，相鄰兩點之間的距離依次為15.0cm、25.0cm、35.0cm，示意圖如圖。重力加速度g＝10m/s2，鋼球平拋的初速度為________m/s。(3)圖示裝置中，木板上懸掛一條鉛垂線，其作用是________________________?！绢}型5原理創(chuàng)新】【例5】未來在一個未知星球上用如圖甲所示裝置研究平拋運動的規(guī)律。懸點O正下方P點處有水平放置的熾熱電熱絲，當(dāng)懸線擺至電熱絲處時能輕易被燒斷，小球由于慣性向前飛出做平拋運動，現(xiàn)對小球采用頻閃數(shù)碼相機連續(xù)拍攝，在有坐標(biāo)紙的背景屏前拍下了小球在做平拋運動過程中的多張照片，經(jīng)合成后照片如圖乙所示，a、b、c、d為連續(xù)四次拍下的小球位置，已知照相機連續(xù)拍照的時間間隔是0.10s，照片大小如圖中坐標(biāo)所示，又知該照片的長度與實際背景屏的長度之比為1∶4，則：(1)由以上信息，可知a點________(填“是”或“不是”)小球的拋出點；(2)由以上信息，可以推算出該星球表面的重力加速度為________m/s2；(3)由以上信息可以算出小球平拋的初速度大小是________m/s；(4)由以上信息可以算出小球在b點時的速度大小是________m/s?！咀兪?-1】某同學(xué)設(shè)計了一個“探究平拋運動的特點”的實驗。實驗裝置示意圖如圖甲所示，A是一塊平面木板，在其上等間隔地開鑿出一組平行的插槽(如圖甲中P0P0′、P1P1′、…)，槽間距離均為d。把覆蓋復(fù)寫紙的白紙鋪貼在硬板B上。實驗時依次將B板插入A板的各插槽中，每次讓小球從斜軌道的同一位置由靜止釋放。每打完一點后，把B板插入后一槽中并同時向紙面內(nèi)側(cè)平移距離d。實驗得到的小球在白紙上打下的若干痕跡點如圖乙所示。(1)實驗前應(yīng)對實驗裝置反復(fù)調(diào)節(jié)，直到_______________________________________________________________________________________________________________。每次讓小球從同一位置由靜止釋放，是為了____________________________________________________________________________________________________________。(2)每次將B板向內(nèi)側(cè)平移距離d，是為了______________________________________________________________________________________________________________。(3)在圖乙中繪出小球做平拋運動的軌跡?！咀兪?-2】某物理興趣小組在探究平拋運動的規(guī)律實驗時，將小球做平拋運動，用頻閃照相機對準(zhǔn)方格背景照相，拍攝到了如下圖所示的照片，已知每個小方格邊長9.8cm，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間＝9.8m/s2.(1)若以拍攝的第一點為坐標(biāo)原點，水平向右和豎直向下為正方向，則沒有被拍攝到的小球位置坐標(biāo)為_________．(2)小球平拋的初速度大小為__________．【變式5-3】在做“研究平拋運動”的實驗中，為了確定小球在不同時刻在空中所通過的位置，實驗時用了如圖所示的裝置。先將斜槽軌道的末端調(diào)整水平，在一塊平整的木板表面釘上白紙和復(fù)寫紙。將該木板豎直立于水平地面上，使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放，小球撞到木板并在白紙上留下痕跡A；將木板向遠離槽口的方向平移距離x，再使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放，小球撞在木板上得到痕跡B；將木板再向遠離槽口的方向平移距離x，小球再從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放，再得到痕跡C。若測得木板每次移動距離x＝10.00cm，A、B間距離y1＝5.02cm，B、C間距離y2＝14.82cm。請回答以下問題。(g＝9.80m/s2)(1)為什么每次都要使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放？________________________________________________________________________。(2)根據(jù)以上直接測量的物理量來求得小球初速度的表達式為v0＝______________。(用題中所給字母表示)(3)小球初速度的值為v0＝________m/s?！绢}型6數(shù)據(jù)處理創(chuàng)新】【例6】下圖是“研究平拋物體運動”的實驗裝置圖，通過描點畫出平拋小球的運動軌跡．(1)以下是實驗過程中的一些做法，其中合理的是________．A．安裝斜槽軌道，使其末端保持水平B．每次小球釋放的初始位置可以任意選擇C．每次小球應(yīng)從同一高度由靜止釋放D．為描出小球的運動軌跡，描繪的點可以用折線連接(2)實驗得到平拋小球的運動軌跡，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，下圖中y－x2圖象能說明平拋小球運動軌跡為拋物線的是________．A.B.C.D.【變式6-1】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，測出小球平拋運動的水平射程x和此時木板與水平面的夾角θ，并算出tanθ。改變支架AB的高度，將小球從同一位置釋放，重復(fù)實驗，得到多組x和tanθ，記錄的數(shù)據(jù)如下表：實驗次數(shù)123456tanθ0.180.320.691.001.191.43x/m0.0350.0650.1400.1600.2400.290(1)在圖乙的坐標(biāo)中描點連線，做出x-tanθ的關(guān)系圖像。(2)根據(jù)x-tanθ圖像可知小球做平拋運動的初速度v0＝________m/s；實驗中發(fā)現(xiàn)θ超過60°后，小球?qū)⒉粫袈湓谛泵嫔希瑒t斜面的長度為________m。(重力加速度g取10m/s2，計算結(jié)果保留兩位小數(shù))。(3)實驗中有一組數(shù)據(jù)出現(xiàn)明顯錯誤，可能的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________?！咀兪?-2】在“研究平拋物體運動”的實驗中,用一張印有小方格的紙記錄軌跡,小方格的邊長,若小球在平拋運動途中的幾個位置如圖中的所示,則小球平拋的初速度的計算式為_______(用表示),其值是________m/s.小球在b點的速率為________m/s.若以小球的拋出點為原點建立坐標(biāo)系,a點的坐標(biāo)絕對值為_________m,_______m(取重力加速度為且所有計算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字).【變式6-3】某小組設(shè)計了一個研究平拋運動的實驗裝置，在拋出點的正前方，豎直放置一塊毛玻璃.他們利用不同的頻閃光源，在小球拋出后的運動過程中光源閃光，會在毛玻璃上出現(xiàn)小球的投影點，在毛玻璃右邊用照相機進行多次曝光，拍攝小球在毛玻璃上的投影照片.如圖甲，小明在點左側(cè)用水平的平行光源照射，得到的照片如圖丙；如圖乙小紅將一個點光源放在點照射重新實驗，得到的照片如圖丁.已知光源的閃光頻率均為31Hz，光源到玻璃的距離，兩次實驗小球拋出時的初速度相等.根據(jù)上述實驗可求出：（結(jié)果均保留兩位小數(shù)）（1）重力加速度的大小為________，投影點經(jīng)過圖丙中位置時的速度大小為_________m/s.（2）小球平拋時的初速度大小為__________m/s.

參考答案【題型1實驗原理】【例1】某學(xué)習(xí)小組用實驗探究“平拋運動規(guī)律”。(1)甲同學(xué)采用如圖甲所示的裝置。用小錘打擊彈性金屬片，金屬片把A球沿水平方向彈出，同時B球被松開，自由下落，觀察到兩球同時落地，改變小錘打擊的力度，即改變A球被彈出時的速度，兩球仍然同時落地，這說明_______________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)乙同學(xué)采用如圖乙所示的裝置。用兩個相同的弧形軌道M、N分別用于發(fā)射小鐵球P、Q，其中N的末端與光滑水平面相切，兩軌道上端分別裝有電磁鐵C、D，調(diào)節(jié)電磁鐵C、D的高度，使AC＝BD，現(xiàn)將小鐵球P、Q分別吸在電磁鐵C、D上，切斷電源，使兩小鐵球同時分別從軌道M、N的下端射出。實驗可觀察到的現(xiàn)象應(yīng)是______________________；保持AC＝BD，僅僅改變弧形軌道M在豎直方向的位置，重復(fù)上述實驗，仍能觀察到相同的現(xiàn)象，這說明_____________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)丙同學(xué)采用頻閃攝影的方法拍攝到如圖丙所示的“小球做平拋運動”的照片。圖中每個小方格的邊長為2.5cm，分析可知，位置1________(填“是”或“不是”)平拋運動的起點；該做小球做平拋運動的初速度大小為________m/s(g取10m/s2)。答案(1)平拋運動在豎直方向上是自由落體運動(2)P、Q兩球相碰平拋運動在水平方向上是勻速直線運動(3)不是1解析(1)在打擊金屬片時，A小球做平拋運動，B小球同時做自由落體運動，結(jié)果同時落地，則說明平拋運動豎直方向是自由落體運動。(2)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P做平拋運動，小球Q做勻速直線運動，經(jīng)一段時間，P、Q兩球相碰。改變P球滾下的高度時，仍能相碰，則說明平拋運動水平方向總是勻速直線運動。(3)平拋運動可看成豎直方向自由落體運動與水平方向勻速直線運動，如果位置1是平拋運動的起點，根據(jù)初速度為零的勻變速運動的特點，在豎直方向上相等的時間內(nèi)位移之比為1∶3∶5∶7，由圖可知是1∶2∶3，所以1不是平拋運動的起點；設(shè)每個小方格的邊長為l，閃光時間間隔為t，在豎直方向Δh＝gt2，可得t＝eq\r(\f(l,g))，水平方向x＝v0t，得v0＝eq\f(2l,\r(\f(l,g)))＝2eq\r(gl)＝1m/s?！咀兪?-1】用如圖所示裝置研究平拋運動。將白紙和復(fù)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Q點飛出，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(fù)，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．斜槽軌道末端水平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(biāo)系，取平拋運動的起始點為坐標(biāo)原點，將鋼球靜置于Q點，鋼球的________(填“最上端”“最下端”或“球心”)對應(yīng)白紙上的位置即為原點；在確定y軸時________(填“需要”或“不需要”)y軸與鉛垂線平行。(3)為了得到平拋物體的運動軌跡，同學(xué)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)射的炮彈，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解析：(1)為了能畫出平拋運動軌跡，首先保證鋼球做的是平拋運動，所以斜槽軌道不一定要光滑，但斜槽軌道末端必須是水平的；同時要讓鋼球總是從同一位置無初速度釋放，這樣才能找到同一運動軌跡上的幾個點，A錯誤，B、D正確。擋板只要能記錄下鋼球下落在不同高度時的不同的位置即可，不需要等間距變化，C錯誤。(2)鋼球在運動中記錄下的是其球心的位置，故拋出點也應(yīng)是鋼球靜置于Q點時球心的位置，故應(yīng)以鋼球的球心對應(yīng)白紙上的位置為坐標(biāo)原點；鋼球在豎直方向為自由落體運動，故y軸必須保證與鉛垂線平行。(3)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；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；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，由于鉛筆和白紙之間沒有壓力，故不會形成運動軌跡。故選A、B。(4)伽利略的推斷說明了炮彈由同一高度下落時的等時性，故只能說明炮彈在豎直方向為自由落體運動，無法說明水平方向的運動。答案：(1)BD(2)球心需要(3)AB(4)B【變式1-2】用頻閃照相技術(shù)拍下的兩小球運動的頻閃照片如圖所示，拍攝時，光源的頻閃頻率為10Hz，a球從A點水平拋出的同時，b球自B點開始下落，背景的小方格為相同的正方形。重力加速度g取10m/s2，不計阻力。(1)根據(jù)照片顯示的信息，下列說法中正確的是________。A．只能確定b球的運動是自由落體運動B．不能確定a球豎直方向的運動是自由落體運動C．只能斷定a球水平方向的運動是勻速直線運動D．可以確定a球的運動是水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動的合成(2)根據(jù)照片信息可求出a球的水平速度大小為________m/s；當(dāng)a球與b球運動了________s時它們之間的距離最小?！敬鸢浮?1)D(2)10.2【解析】(1)因為相鄰兩照片間的時間間隔相等，水平位移相等，知小球在水平方向上做勻速直線運動，豎直方向上的運動規(guī)律與b球運動規(guī)律相同，知豎直方向上做自由落體運動，故D正確，A、B、C錯誤?！咀兪?-3】在研究平拋運動的實驗中，某小組所用的實驗裝置和采集到的頻閃照片如圖所示，其中A球做平拋運動，B球做自由落體運動。觀察照片中A球和B球在任一時刻的高度，以及相同時間間隔內(nèi)A球在水平方向的位移，可以發(fā)現(xiàn)（）A．A球在豎直方向做自由落體運動B．A在水平方向做勻速直線運動C．兩球落地時間相同D．B球先落地【答案】ABC【解析】由頻閃照片可知，兩球同時落地，因此說明A、B在豎直方向運動規(guī)律是相同的，故根據(jù)實驗結(jié)果可知，平拋運動在豎直方向的分運動是自由落體運動，而在水平方向上兩次頻閃的時間間隔相同且位移相同，做勻速直線運動。故ABC正確；D錯誤。【題型2數(shù)據(jù)處理】【例2】在做“研究平拋物體的運動”實驗時，為了能較準(zhǔn)確地描繪運動軌跡，下面列出了一些操作要求：(1)將你認為正確的選項前面的字母填在橫線上________。A.通過調(diào)節(jié)使斜槽的末端保持水平B.每次釋放小球的位置必須不同C.每次必須由靜止釋放小球D.用鉛筆記錄小球位置時，每次必須嚴格地等距離下降E.小球運動時不應(yīng)與木板上的白紙(或方格紙)相觸F.將球的位置記錄在紙上后，取下紙，用直尺將點連成折線(2)如圖所示為一小球做平拋運動的閃光照相照片的一部分，圖中背景方格的邊長均為5cm，如果取g＝10m/s2，那么①照相機的閃光頻率是__________Hz；②小球經(jīng)過B點時的速度大小是__________m/s。答案(1)ACE(2)①10②2.5解析(1)調(diào)節(jié)使斜槽末端保持水平，是為了保證小球做平拋運動，故A正確；要畫同一運動的軌跡，必須每次釋放小球的位置相同，且由靜止釋放，以保證獲得相同的初速度，故B錯誤，C正確；平拋運動的豎直分運動是自由落體運動，在相同時間里，位移越來越大，因此木條(或凹槽)下降的距離不應(yīng)是等距的，故D錯誤；平拋運動的物體在同一豎直面內(nèi)運動，固定白紙的木板必須調(diào)節(jié)成豎直，小球運動時不應(yīng)與木板上的白紙相接觸，以免有阻力的影響，故E正確；球經(jīng)過不同高度的位置記錄在紙上后，取下紙，用平滑的曲線把各點連接起來，故F錯誤。(2)①從圖中看出，A、B、C3個點間的水平位移均相等，x＝3L，因此這3個點是等時間間隔點。豎直方向兩段相鄰位移之差是個定值，即Δy＝gT2＝2L解得T＝eq\r(\f(2L,g))＝eq\r(\f(2×0.05,10))s＝0.1s則閃光頻率f＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,0.1)Hz＝10Hz②小球運動中水平分速度的大小vx＝eq\f(3L,T)＝eq\f(0.15,0.1)m/s＝1.5m/s小球經(jīng)過B點的豎直分速度vyB＝eq\f(8L,2T)＝eq\f(8×0.05,2×0.1)m/s＝2m/s則經(jīng)過B點的速度vB＝eq\r(veq\o\al(2,x)＋veq\o\al(2,yB))＝eq\r(2.25＋4)m/s＝2.5m/s【變式2-1】某同學(xué)利用圖(a)所示裝置研究平拋運動的規(guī)律。實驗時該同學(xué)使用頻閃儀和照相機對做平拋運動的小球進行拍攝，頻閃儀每隔0.05s發(fā)出一次閃光，某次拍攝后得到的照片如圖(b)所示(圖中未包括小球剛離開軌道的圖像)。圖中的背景是放在豎直平面內(nèi)的帶有方格的紙板，紙板與小球軌跡所在平面平行，其上每個方格的邊長為5cm。該同學(xué)在實驗中測得的小球影像的高度差已經(jīng)在圖(b)中標(biāo)出。完成下列填空：(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)(1)小球運動到圖(b)中位置A時，其速度的水平分量大小為______m/s，豎直分量大小為______m/s；(2)根據(jù)圖(b)中數(shù)據(jù)可得，當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊拇笮開_______m/s2。解析：(1)因小球在水平方向做勻速直線運動，因此速度的水平分量大小為v0＝eq\f(x,t)＝1.0m/s；小球在豎直方向做自由落體運動，因此在A點的豎直速度可由平均速度等于時間中點的瞬時速度求得，其速度的豎直分量大小為vy＝eq\f(8.6＋11.0×10－2,0.05×2)m/s≈2.0m/s。(2)由豎直方向的自由落體運動可得當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊拇笮間＝eq\f(y3＋y4－y2－y1,4T2)，代入數(shù)據(jù)可得g＝9.7m/s2。答案：(1)1.02.0(2)9.7【變式2-2】(1)在“探究平拋運動的特點”的實驗中，可以描繪平拋物體運動軌跡和求物體的平拋初速度。實驗簡要步驟如下：A.讓小鋼球多次從________位置上滾下，記下小球運動途中經(jīng)過的一系列位置；B.安裝好器材，注意斜槽末端水平和木板豎直，記下小球在斜槽末端時球心在木板上的投影點O和過O點的豎直線，檢測斜槽末端水平的方法是___________________________________________________________________；C.測出曲線上某點的坐標(biāo)x、y，用v0＝________算出該小球的平拋初速度，實驗需要對多個點求v0的值，然后求它們的平均值；D.取下白紙，以O(shè)為原點，以豎直線為y軸建立坐標(biāo)系，用平滑曲線畫平拋軌跡。上述實驗步驟的合理順序是________(只排列序號即可)。(2)在另一次實驗中將白紙換成方格紙，每小格的邊長L＝5cm，通過實驗，記錄了小球在運動途中的三個位置，如圖所示，則該小球做平拋運動的初速度為________m/s；B點的豎直分速度為________m/s(g取10m/s2)。答案(1)A.同一B.將小球放到斜槽末端任一位置均不動C.xeq\r(\f(g,2y))BADC(2)1.52解析(1)A：讓小球多次從同一位置上靜止?jié)L下，目的是保證小球多次做平拋運動的初速度相等；B：檢測斜槽末端水平的方法是將小球放到斜槽末端任一位置均不動；C：平拋運動分解為水平方向的勻速直線運動，豎直方向的自由落體運動，水平方向有：x＝v0t，豎直方向有：y＝eq\f(1,2)gt2，聯(lián)立解得v0＝xeq\r(\f(g,2y))。實驗中先組裝器材，步驟為B，再進行實驗，步驟為A，然后數(shù)據(jù)處理，步驟為DC，則順序為BADC。(2)由勻變速直線運動的規(guī)律得：豎直方向2L＝gT2，水平方向3L＝v0T，聯(lián)立解得v0＝1.5m/s，由中間時刻的瞬時速度等于這段時間的平均速度得B的豎直速度vBy＝eq\f(8L,2T)＝2m/s?！咀兪?-3】圖甲是“研究平拋物體的運動”的實驗裝置圖。(1)實驗前應(yīng)對實驗裝置反復(fù)調(diào)節(jié)，直到斜槽末端切線________。每次讓小球從同一位置由靜止釋放，是為了每次平拋____________相同。(2)圖乙是正確實驗取得的數(shù)據(jù)，其中O為拋出點，則此小球做平拋運動的初速度為________m/s(g＝9.8m/s2)。答案(1)水平初速度(2)1.6解析(1)為了保證小球的初速度水平，斜槽末端應(yīng)切線水平，每次讓小球從同一位置由靜止釋放，是為了每次平拋運動的初速度相等。(2)根據(jù)y＝eq\f(1,2)gt2得，運動時間為t＝eq\r(\f(2y,g))＝eq\r(\f(2×0.196,9.8))s＝0.2s則小球平拋運動的初速度為v0＝eq\f(x,t)＝eq\f(0.32,0.2)m/s＝1.6m/s?！绢}型3誤差分析】【例3】在“研究平拋運動”實驗中.(1)圖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.球的下端在此實驗中，下列說法正確的是________.A.斜槽軌道必須光滑B.記錄的點應(yīng)適當(dāng)多一些C.用光滑曲線把所有的點連接起來D.y軸的方向根據(jù)重錘線確定(2)下圖是利用上圖裝置拍攝小球做平拋運動的頻閃照片，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.釋放小球的初始位置不同C.斜槽末端切線不水平(3)下圖是利用穩(wěn)定的細水柱顯示平拋運動軌跡的裝置，其中正確的是()A.B.C.【答案】(1)BBD(2)C(3)B【變式3-1】為了探究平拋運動的規(guī)律，某同學(xué)設(shè)計如圖所示的實驗裝置，兩個完全相同的斜槽固定在同一豎直平面內(nèi)，斜槽2的末端吻接一足夠長的水平軌道，讓兩個完全相同小球同時從斜槽上滾下．（1）有關(guān)該實驗下列說法正確的是_______A．只能驗證平拋運動豎直方向是自由落體運動B．只能驗證平拋運動水平方向是勻速直線運動C．既能驗證平拋運動豎直方向是自由落體運動，又能驗證水平方向是勻速直線運動D．兩小球釋放點距斜槽末端的高度差應(yīng)相等（2）為使實驗成功，給該同學(xué)提出兩條合理的建議：①___________________，②___________________．【答案】（1）BD（2）斜槽2的水平軌道光滑兩斜槽末端切線水平；【解析】圖中觀察到的實驗現(xiàn)象是球A將在水平軌道上擊中球B，可知平拋運動在水平方向的運動規(guī)律與球B的運動規(guī)律相同，知平拋運動在水平方向上的分運動是勻速直線運動，故A,C錯誤，B正確；圖中兩球從斜面的同一高度由靜止同時釋放，這樣保證水平初速度相等，故D正確．故選：BD．（2）為使實驗成功，小球B在水平軌道上要做勻速運動，則斜槽2的水平軌道應(yīng)光滑，保證小球A拋出后做平拋運動，要求兩斜槽末端切線水平．【變式3-2】采用如圖甲所示的實驗裝置做“研究平拋運動”的實驗(1)實驗時需要下列哪個器材________．A．彈簧秤B．重錘線C．打點計時器(2)做實驗時，讓小球多次沿同一軌道運動，通過描點法畫出小球平拋運動的軌跡．下列的一些操作要求，正確的是________．A．每次必須從同一位置由靜止釋放小球B．每次必須嚴格地等距離下降記錄小球位置C．小球運動時不應(yīng)與木板上的白紙相接觸D．記錄的點應(yīng)適當(dāng)多一些(3)若用頻閃攝影方法來驗證小球在平拋過程中水平方向是勻速運動的，記錄下如圖乙所示的頻閃照片．在測得x1、x2、x3、x4后，需要驗證的關(guān)系是____________________________．已知頻閃周期為T，用下列計算式求得的水平初速度，誤差較小的是__________．A.B.C.D.【答案】(1)B(2)ACD(3)x4－x3＝x3－x2＝x2－x1＝x1D【變式3-3】某同學(xué)在做研究平拋運動的實驗時,讓小球多次從斜槽上滾下,在坐標(biāo)紙上依次記下小球的位置如圖所示,坐標(biāo)原點為小球的拋出點,g取10m/s2。(1)在圖中描出小球的運動軌跡。(2)從圖中可看出,某一點的位置有明顯的錯誤,其產(chǎn)生的原因可能是該次實驗中,小球從斜槽上滾下時的初始位置比其他幾次偏(選填“高”或“低”)。

(3)某同學(xué)從圖像中測得的三組數(shù)據(jù)如下表所示,則此小球做平拋運動的初速度v0=m/s。

x/cm10.0020.0030.00y/cm5.0020.0045.00答案：(2)低(3)1.0(1)如圖所示?！绢}型4器材創(chuàng)新】【例4】某同學(xué)想要通過實驗測量玩具手槍的子彈離開槍口時的速度大小。于是他找了一塊足夠大的水平地面，讓玩具手槍從槍口距離地面高度h=1.25m處水平發(fā)射子彈，測得子彈的水平位移x=10m，如圖所示。己知重力加速度g=10m/s2，不計空氣阻力。（1）研究平拋運動時可以把它分解在水平方向和豎直方向，其豎直方向的分運動是______（只有一個選項符合題意，填入正確選項前的字母）；A．勻速直線運動

B．自由落體運動（2）根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù)可得子彈離開槍口時的速度大小v=______m/s。答案：B

20【解析】（1）平拋運動時可以把它分解在水平方向和豎直方向，其豎直方向的分運動是自由落體運動，水平方向的分運動是勻速直線運動，故選B。（2）由運動學(xué)公式可得子彈離開槍口時的速度大小為【變式4-1】試根據(jù)平拋運動原理設(shè)計“測量彈射器彈丸出射初速度”的實驗方法，提供的實驗器材有：彈射器(含彈丸，如圖所示)、鐵架臺(帶有夾具)、米尺。(重力加速度g已知)(1)畫出實驗示意圖。(2)在安裝彈射器時應(yīng)注意：___________________________________________________。(3)實驗中需要測量的物理量(在畫出的示意圖中用字母標(biāo)出)：________________。(4)由于彈射器每次射出的彈丸初速度不可能完全相等，在實驗中采取的方法是______。(5)計算公式為____________________________________________________________。解析：(1)實驗示意圖如圖所示。(2)要注意彈射器應(yīng)固定且發(fā)射方向應(yīng)保持水平。(3)實驗中需測量彈丸射出的水平距離x和彈射器與水平地面的高度差h。(4)在彈射器高度不變的情況下多次實驗，取x1、x2、…、xn的平均值eq\x\to(x)作為實數(shù)據(jù)。(5)由eq\x\to(x)＝v彈丸t，h＝eq\f(1,2)gt2，得v彈丸＝eq\f(\x\to(x),\r(\f(2h,g)))＝eq\x\to(x)eq\r(\f(g,2h))?！咀兪?-2】頻閃攝影是研究變速運動常用的實驗手段。在暗室中，照相機的快門處于常開狀態(tài)，頻閃儀每隔一定時間發(fā)出一次短暫的強烈閃光，照亮運動的物體，于是膠片上記錄了物體在幾個閃光時刻的位置。某物理小組利用如圖甲所示的裝置探究平拋運動規(guī)律。他們分別在該裝置正上方A處和右側(cè)正前方B處安裝了頻閃儀器并進行了拍攝，得到的頻閃照片如圖乙所示，O為拋出點，P為運動軌跡上某點。則根據(jù)平拋運動規(guī)律分析下列問題(g取10m/s2)：(1)乙圖中，A處攝像頭所拍攝的頻閃照片為______(選填“a”或“b”)。(2)測得圖乙a中OP距離為30cm，b中OP距離為45cm，則平拋小球的初速度大小應(yīng)為________m/s，小球在P點速度大小應(yīng)為________m/s。解析：(1)小球做平拋運動時，水平方向是勻速直線運動，豎直方向是自由落體運動，故A處攝像頭所拍攝的頻閃照片為a。(2)豎直方向上有y＝eq\f(1,2)gt2，得t＝eq\r(\f(2y,g))＝eq\r(\f(2×0.45,10))s＝0.3s，則平拋小球的初速度v0＝eq\f(x,t)＝eq\f(0.3,0.3)m/s＝1m/s，小球在P點豎直方向的速度vy＝gt＝10×0.3m/s＝3m/s，則vP＝eq\r(v02＋vy2)＝eq\r(10)m/s。答案：(1)a(2)1eq\r(10)【變式4-3】某實驗小組利用圖所示裝置測定平拋運動的初速度。把白紙和復(fù)寫紙疊放一起固定在豎直木板上，在桌面上固定一個斜面，斜面的底邊ab與桌子邊緣及木板均平行。每次改變木板和桌邊之間的距離，讓鋼球從斜面頂端同一位置滾下，通過碰撞復(fù)寫紙，在白紙上記錄鋼球的落點。(1)為了正確完成實驗，以下做法必要的是________。A.實驗時應(yīng)保持桌面水平B.每次應(yīng)使鋼球從靜止開始釋放C.使斜面的底邊ab與桌邊重合D.選擇對鋼球摩擦力盡可能小的斜面(2)實驗小組每次將木板向遠離桌子的方向移動0.2m，在白紙上記錄了鋼球的4個落點，相鄰兩點之間的距離依次為15.0cm、25.0cm、35.0cm，示意圖如圖。重力加速度g＝10m/s2，鋼球平拋的初速度為________m/s。(3)圖示裝置中，木板上懸掛一條鉛垂線，其作用是________________________。答案(1)AB(2)2(3)方便將木板調(diào)整到豎直平面解析(1)為了使鋼球離開桌面做平拋運動，實驗時應(yīng)保持桌面水平，A項正確；為了使鋼球做平拋運動的初速度相同，每次應(yīng)使鋼球從同一位置由靜止釋放，B項正確；實驗與斜面是否光滑無關(guān)，D項錯誤；若ab邊與桌邊重合，則鋼球在空中做的不是平拋運動，C項錯誤。(2)鋼球在水平方向做勻速直線運動，每次向右移動0.2m，鋼球做平拋運動的時間均勻增大；豎直方向上，鋼球做自由落體運動，有Δy＝gT2，得T＝0.1s，所以鋼球平拋的初速度v＝eq\f(Δx,T)＝2m/s。(3)木板上懸掛鉛垂線是為了調(diào)整木板使其處于豎直狀態(tài)?！绢}型5原理創(chuàng)新】【例5】未來在一個未知星球上用如圖甲所示裝置研究平拋運動的規(guī)律。懸點O正下方P點處有水平放置的熾熱電熱絲，當(dāng)懸線擺至電熱絲處時能輕易被燒斷，小球由于慣性向前飛出做平拋運動，現(xiàn)對小球采用頻閃數(shù)碼相機連續(xù)拍攝，在有坐標(biāo)紙的背景屏前拍下了小球在做平拋運動過程中的多張照片，經(jīng)合成后照片如圖乙所示，a、b、c、d為連續(xù)四次拍下的小球位置，已知照相機連續(xù)拍照的時間間隔是0.10s，照片大小如圖中坐標(biāo)所示，又知該照片的長度與實際背景屏的長度之比為1∶4，則：(1)由以上信息，可知a點________(填“是”或“不是”)小球的拋出點；(2)由以上信息，可以推算出該星球表面的重力加速度為________m/s2；(3)由以上信息可以算出小球平拋的初速度大小是________m/s；(4)由以上信息可以算出小球在b點時的速度大小是________m/s。答案(1)是(2)8(3)0.8(4)eq\f(4\r(2),5)解析(1)因為豎直方向上相等時間內(nèi)的位移之比為1∶3∶5，符合初速度為零的勻變速直線運動特點，因此可知a點的豎直分速度為零，a點為小球的拋出點。(2)由照片的長度與實際背景屏的長度之比為1∶4，可得乙圖中正方形的邊長L＝4cm，豎直方向上有2L＝g′T2解得g′＝eq\f(2L,T2)＝eq\f(2×4×10－2,0.12)m/s2＝8m/s2。(3)水平方向小球做勻速直線運動，因此小球平拋運動的初速度為v0＝eq\f(2L,T)＝eq\f(2×4×10－2,0.1)＝0.8m/s。(4)b點豎直方向上的分速度vyb＝eq\f(4L,2T)＝eq\f(0.16,0.2)m/s＝0.8m/s所以vb＝eq\r(veq\o\al(2,0)＋veq\o\al(2,yb))＝eq\f(4\r(2),5)m/s?！咀兪?-1】某同學(xué)設(shè)計了一個“探究平拋運動的特點”的實驗。實驗裝置示意圖如圖甲所示，A是一塊平面木板，在其上等間隔地開鑿出一組平行的插槽(如圖甲中P0P0′、P1P1′、…)，槽間距離均為d。把覆蓋復(fù)寫紙的白紙鋪貼在硬板B上。實驗時依次將B板插入A板的各插槽中，每次讓小球從斜軌道的同一位置由靜止釋放。每打完一點后，把B板插入后一槽中并同時向紙面內(nèi)側(cè)平移距離d。實驗得到的小球在白紙上打下的若干痕跡點如圖乙所示。(1)實驗前應(yīng)對實驗裝置反復(fù)調(diào)節(jié)，直到_______________________________________________________________________________________________________________。每次讓小球從同一位置由靜止釋放，是為了____________________________________________________________________________________________________________。(2)每次將B板向內(nèi)側(cè)平移距離d，是為了______________________________________________________________________________________________________________。(3)在圖乙中繪出小球做平拋運動的軌跡。解析：(1)對實驗裝置反復(fù)調(diào)節(jié)的目的：①使斜軌道末端切線水平，以保證小球離開軌道時做平拋運動；②使A板水平，保證B板總處于同一高度；③使插槽P0P0′垂直斜軌道并在斜軌道末端正下方，以保證B板在P0P0′時小球的痕跡為拋出點。每次讓小球從同一位置由靜止釋放，是為了保證小球每次以相同初速度做平拋運動。(2)每次將B板向內(nèi)側(cè)平移距離d，是為了使記錄紙上每兩點間的水平距離相等。(3)如圖所示。答案：(1)斜軌道末端切線水平、A板水平、插槽P0P0′垂直斜軌道并在斜軌道末端正下方使小球每次做平拋運動的初速度都相同(2)使記錄紙上每兩點之間的水平距離相等(3)見解析圖【變式5-2】某物理興趣小組在探究平拋運動的規(guī)律實驗時，將小球做平拋運動，用頻閃照相機對準(zhǔn)方格背景照相，拍攝到了如下圖所示的照片，已知每個小方格邊長9.8cm，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間＝9.8m/s2.(1)若以拍攝的第一點為坐標(biāo)原點，水平向右和豎直向下為正方向，則沒有被拍攝到的小球位置坐標(biāo)為_________．(2)小球平拋的初速度大小為__________．【答案】(1)(58.8cm,58.8cm)(2)1.96m/s【解析】觀察圖象在曝光的周期內(nèi)，可得小球在水平方向，勻速運動兩個單位長度，所以可求橫坐標(biāo)為：x＝6l0＝58.8cm；在豎直方向做勻變速運動，由勻變速直線運動的規(guī)律在連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)位移差值相等，可求被遮住的點與第三點豎直方向的距離為：h＝3l0，所以縱坐標(biāo)為：y＝(1＋2＋3)l0＝58.8cm；(2)豎直方向做勻變速運動可得：Δh＝gT2，可求得：T＝0.1s，所以平拋的初速度大小為：v0＝＝1.96m/s【變式5-3】在做“研究平拋運動”的實驗中，為了確定小球在不同時刻在空中所通過的位置，實驗時用了如圖所示的裝置。先將斜槽軌道的末端調(diào)整水平，在一塊平整的木板表面釘上白紙和復(fù)寫紙。將該木板豎直立于水平地面上，使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放，小球撞到木板并在白紙上留下痕跡A；將木板向遠離槽口的方向平移距離x，再使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放，小球撞在木板上得到痕跡B；將木板再向遠離槽口的方向平移距離x，小球再從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放，再得到痕跡C。若測得木板每次移動距離x＝10.00cm，A、B間距離y1＝5.02cm，B、C間距離y2＝14.82cm。請回答以下問題。(g＝9.80m/s2)(1)為什么每次都要使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放？________________________________________________________________________。(2)根據(jù)以上直接測量的物理量來求得小球初速度的表達式為v0＝______________。(用題中所給字母表示)(3)小球初速度的值為v0＝________m/s?！敬鸢浮?1)為了保證小球每次做平拋運動的初速度相同(2)xeq\r(\f(g,y2－y1))(3)1.00【解析】(1)每次從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放小球，是為了使小球離開斜槽末端時有相同的初速度。(2)根據(jù)平拋運動在水平方向上為勻速直線運動，則小球從A到B和從B到C運動時間相等，設(shè)為T；豎直方向由勻變速直線運動推論有y2－y1＝gT2，且v0T＝x。解以上兩式得v0＝xeq\r(\f(g,y2－y1))。(3)代入數(shù)據(jù)解得v0＝1.00m/s。【題型6數(shù)據(jù)處理創(chuàng)新】【例6】下圖是“研究平拋物體運動”的實驗裝置圖，通過描點畫出平拋小球的運動軌跡．(1)以下是實驗過程中的一些做法，其中合理的是________．A．安裝斜槽軌道，使其末端保持水平B．每次小球釋放的初始位置可以任意選擇C．每次小球應(yīng)從同一高度由靜止釋放D．為描出小球的運動軌跡，描繪的點可以用折線連接(2)實驗得到平拋小球的運動軌跡，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，下圖中y－x2圖象能說明平拋小球運動軌跡為拋物線的是________．A.B.C.D.【答案】(1)AC(2)C【解析】(1)通過調(diào)節(jié)使斜槽末端保持水平，是為了保證小球做平拋運動，故A正確；因為要畫同一運動的軌跡，必須每次釋放小球的位置相同，且由靜止釋放，以保證獲得相同的初速度，故B錯誤，C正確；用描點法描繪運動軌跡時，應(yīng)將各點連成平滑的曲線，不能練成折線或者直線，故D錯誤．(2)物體在豎直方向做自由落體運動，y＝gt2；水平方向做勻速直線運動，x＝vt；聯(lián)立可得：y＝，因初速度相同，故為常數(shù)，故y－x2應(yīng)為正比例關(guān)系，故C正確，ABD錯誤．【變式6-1】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，測出小球平拋運動的水平射程x和此時木板與水平面的夾角θ，并算出tanθ。改變支架AB的高度，將小球從同一位置釋放，重復(fù)實驗，得到多組x和tanθ，記錄的數(shù)據(jù)如下表：實驗次數(shù)123456tanθ0.180.320.691.001.191.43x/m0.0350.0650.1400.1600.2400.290(1)在圖乙的坐標(biāo)中描點連線，做出x-tanθ的關(guān)系圖像。(2)根據(jù)x-tanθ圖像可知小球做平拋運動的初速度v0＝________m/s；實驗中發(fā)現(xiàn)θ超過60°后，小球?qū)⒉粫袈湓谛泵嫔希瑒t斜面的長度為________m。(重力加速度g取10m/s2，計算結(jié)果保留兩位小數(shù))。(3)實驗中有一組數(shù)據(jù)出現(xiàn)明顯錯誤，可能的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)x-tanθ的關(guān)系圖像如圖所示：(2)根據(jù)tanθ＝eq\f(\f(1,2)gt2,v0t)，得t＝eq\f(2v0tanθ,g)，則水平射程為：x＝v0t＝eq\f(2v02tanθ,g)?？芍獔D線的斜率k＝eq\f(2v02,g)，由圖可知k＝eq\f(0.290,1.43)≈0.2，解得v0＝eq\r(\f(kg,2))＝eq\r(\f(0.2×10,2))m/s＝1.0m/s。當(dāng)θ＝60°時，有t＝eq\f(2v0tanθ,g)＝eq\f(\r(3),5)s，則斜面的長度為：s＝eq\f(v0t,cos60°)＝eq\f(2\r(3),5)m≈0.69m。(3)實驗中有一組數(shù)據(jù)出現(xiàn)明顯錯誤，由圖可知，水平射程偏小，由x＝v0t＝eq\f(2v02tanθ,g)知，初速度偏小，即小球釋放位置低于其他次實驗。答案：(1)見解析圖(2)1.00(0.96～1.04均可)0.69(0.65～0.73均可)(3)小球釋放位置與其他次實驗不同(低于其他次實驗)【變式6-2】在“研究平拋物體運動”的實驗中,用一張印有小方格的紙記錄軌跡,小方格的邊長,若小球在平拋運動途中的幾個位置如圖中的所示,則小球平拋的初速度的計算式為_______(用表示),其值是________m/s.小球在b點的速率為________m/s.若以小球的拋出點為原點建立坐標(biāo)系,a點的坐標(biāo)絕對值為_________m,_______m(取重力加速度為且所有計算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字).答案：;0.80;1.0;0.016;0.0020解析：設(shè)相鄰兩點間的時間間隔為T,豎直方向有,解得.水平方向有,代入數(shù)據(jù)解得.小球在b點的豎直方向分速度為;則小球在b點的速率為,代入數(shù)值解得.由小球在b點的豎直分速度可知,從拋出點到b點的時間,b點與拋出點間的水平距離為,b點與拋出點間的豎直距離為,若以小球的拋出點為原點建立坐標(biāo)系,a點的坐標(biāo)絕對值為.【變式6-3】某小組設(shè)計了一個研究平拋運動的實驗裝置，在拋出點的正前方，豎直放置一塊毛玻璃.他們利用不同的頻閃光源，在小球拋出后的運動過程中光源閃光，會在毛玻璃上出現(xiàn)小球的投影點，在毛玻璃右邊用照相機進行多次曝光，拍攝小球在毛玻璃上的投影照片.如圖甲，小明在點左側(cè)用水平的平行光源照射，得到的照片如圖丙；如圖乙小紅將一個點光源放在點照射重新實驗，得到的照片如圖丁.已知光源的閃光頻率均為31Hz，光源到玻璃的距離，兩次實驗小球拋出時的初速度相等.根據(jù)上述實驗可求出：（結(jié)果均保留兩位小數(shù)）（1）重力加速度的大小為________，投影點經(jīng)過圖丙中位置時的速度大小為_________m/s.（2）小球平拋時的初速度大小為__________m/s.答案：（1）9.61;0.62（2）9.30解析：（1）若用平行光照射，則小球在毛玻璃上的投影為小球豎直方向上的位置，利用逐差法可得；投影點經(jīng)過題圖丙中位置時的速度大小.（2）使用一個點光源實驗時，小球軌跡如圖所示，設(shè)小球在毛玻璃上的投影，則經(jīng)過時間小球運動的水平位移為，豎直方向位移，由相似三角形得，則，即，結(jié)合題圖丁可得.專題5.4實驗探究平拋運動的特點【人教版】TOC\o"1-3"\t"正文,1"\h【題型1實驗原理】 【題型2數(shù)據(jù)處理】 【題型3誤差分析】 【題型4器材創(chuàng)新】 【題型5原理創(chuàng)新】 【題型6數(shù)據(jù)處理創(chuàng)新】 【題型1實驗原理】【例1】某學(xué)習(xí)小組用實驗探究“平拋運動規(guī)律”。(1)甲同學(xué)采用如圖甲所示的裝置。用小錘打擊彈性金屬片，金屬片把A球沿水平方向彈出，同時B球被松開，自由下落，觀察到兩球同時落地，改變小錘打擊的力度，即改變A球被彈出時的速度，兩球仍然同時落地，這說明_______________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)乙同學(xué)采用如圖乙所示的裝置。用兩個相同的弧形軌道M、N分別用于發(fā)射小鐵球P、Q，其中N的末端與光滑水平面相切，兩軌道上端分別裝有電磁鐵C、D，調(diào)節(jié)電磁鐵C、D的高度，使AC＝BD，現(xiàn)將小鐵球P、Q分別吸在電磁鐵C、D上，切斷電源，使兩小鐵球同時分別從軌道M、N的下端射出。實驗可觀察到的現(xiàn)象應(yīng)是______________________；保持AC＝BD，僅僅改變弧形軌道M在豎直方向的位置，重復(fù)上述實驗，仍能觀察到相同的現(xiàn)象，這說明_____________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)丙同學(xué)采用頻閃攝影的方法拍攝到如圖丙所示的“小球做平拋運動”的照片。圖中每個小方格的邊長為2.5cm，分析可知，位置1________(填“是”或“不是”)平拋運動的起點；該做小球做平拋運動的初速度大小為________m/s(g取10m/s2)。答案(1)平拋運動在豎直方向上是自由落體運動(2)P、Q兩球相碰平拋運動在水平方向上是勻速直線運動(3)不是1解析(1)在打擊金屬片時，A小球做平拋運動，B小球同時做自由落體運動，結(jié)果同時落地，則說明平拋運動豎直方向是自由落體運動。(2)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P做平拋運動，小球Q做勻速直線運動，經(jīng)一段時間，P、Q兩球相碰。改變P球滾下的高度時，仍能相碰，則說明平拋運動水平方向總是勻速直線運動。(3)平拋運動可看成豎直方向自由落體運動與水平方向勻速直線運動，如果位置1是平拋運動的起點，根據(jù)初速度為零的勻變速運動的特點，在豎直方向上相等的時間內(nèi)位移之比為1∶3∶5∶7，由圖可知是1∶2∶3，所以1不是平拋運動的起點；設(shè)每個小方格的邊長為l，閃光時間間隔為t，在豎直方向Δh＝gt2，可得t＝eq\r(\f(l,g))，水平方向x＝v0t，得v0＝eq\f(2l,\r(\f(l,g)))＝2eq\r(gl)＝1m/s?！咀兪?-1】用如圖所示裝置研究平拋運動。將白紙和復(fù)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Q點飛出，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(fù)，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．斜槽軌道末端水平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(biāo)系，取平拋運動的起始點為坐標(biāo)原點，將鋼球靜置于Q點，鋼球的________(填“最上端”“最下端”或“球心”)對應(yīng)白紙上的位置即為原點；在確定y軸時________(填“需要”或“不需要”)y軸與鉛垂線平行。(3)為了得到平拋物體的運動軌跡，同學(xué)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)射的炮彈，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解析：(1)為了能畫出平拋運動軌跡，首先保證鋼球做的是平拋運動，所以斜槽軌道不一定要光滑，但斜槽軌道末端必須是水平的；同時要讓鋼球總是從同一位置無初速度釋放，這樣才能找到同一運動軌跡上的幾個點，A錯誤，B、D正確。擋板只要能記錄下鋼球下落在不同高度時的不同的位置即可，不需要等間距變化，C錯誤。(2)鋼球在運動中記錄下的是其球心的位置，故拋出點也應(yīng)是鋼球靜置于Q點時球心的位置，故應(yīng)以鋼球的球心對應(yīng)白紙上的位置為坐標(biāo)原點；鋼球在豎直方向為自由落體運動，故y軸必須保證與鉛垂線平行。(3)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；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；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，由于鉛筆和白紙之間沒有壓力，故不會形成運動軌跡。故選A、B。(4)伽利略的推斷說明了炮彈由同一高度下落時的等時性，故只能說明炮彈在豎直方向為自由落體運動，無法說明水平方向的運動。答案：(1)BD(2)球心需要(3)AB(4)B【變式1-2】用頻閃照相技術(shù)拍下的兩小球運動的頻閃照片如圖所示，拍攝時，光源的頻閃頻率為10Hz，a球從A點水平拋出的同時，b球自B點開始下落，背景的小方格為相同的正方形。重力加速度g取10m/s2，不計阻力。(1)根據(jù)照片顯示的信息，下列說法中正確的是________。A．只能確定b球的運動是自由落體運動B．不能確定a球豎直方向的運動是自由落體運動C．只能斷定a球水平方向的運動是勻速直線運動D．可以確定a球的運動是水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動的合成(2)根據(jù)照片信息可求出a球的水平速度大小為________m/s；當(dāng)a球與b球運動了________s時它們之間的距離最小?！敬鸢浮?1)D(2)10.2【解析】(1)因為相鄰兩照片間的時間間隔相等，水平位移相等，知小球在水平方向上做勻速直線運動，豎直方向上的運動規(guī)律與b球運動規(guī)律相同，知豎直方向上做自由落體運動，故D正確，A、B、C錯誤。【變式1-3】在研究平拋運動的實驗中，某小組所用的實驗裝置和采集到的頻閃照片如圖所示，其中A球做平拋運動，B球做自由落體運動。觀察照片中A球和B球在任一時刻的高度，以及相同時間間隔內(nèi)A球在水平方向的位移，可以發(fā)現(xiàn)（）A．A球在豎直方向做自由落體運動B．A在水平方向做勻速直線運動C．兩球落地時間相同D．B球先落地【答案】ABC【解析】由頻閃照片可知，兩球同時落地，因此說明A、B在豎直方向運動規(guī)律是相同的，故根據(jù)實驗結(jié)果可知，平拋運動在豎直方向的分運動是自由落體運動，而在水平方向上兩次頻閃的時間間隔相同且位移相同，做勻速直線運動。故ABC正確；D錯誤。【題型2數(shù)據(jù)處理】【例2】在做“研究平拋物體的運動”實驗時，為了能較準(zhǔn)確地描繪運動軌跡，下面列出了一些操作要求：(1)將你認為正確的選項前面的字母填在橫線上________。A.通過調(diào)節(jié)使斜槽的末端保持水平B.每次釋放小球的位置必須不同C.每次必須由靜止釋放小球D.用鉛筆記錄小球位置時，每次必須嚴格地等距離下降E.小球運動時不應(yīng)與木板上的白紙(或方格紙)相觸F.將球的位置記錄在紙上后，取下紙，用直尺將點連成折線(2)如圖所示為一小球做平拋運動的閃光照相照片的一部分，圖中背景