高中物理人教版 (2019)必修 第二册3 实验：探究平抛运动的特点优秀练习

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•知识点 探究平抛运动的特点
•作业 巩固训练
知识点
探究平抛运动的特点
1、实验目的
（1）描出平抛物体的运动轨迹。（2）求出平抛物体的初速度。
2、实验原理
平抛运动可以看作是两个分运动的合成：一是水平方向的匀速直线运动，其速度等于平抛物体运动的初速度；另一个是竖直方向的自由落体运动。利用铅笔确定做平抛运动的小球运动时若干不同位置，然后描出运动轨迹，测出曲线上任一点的坐标x和y，利用公式x=vt和就可求出小球的水平分速度，即平抛物体的初速度。
3、实验器材
斜槽（附金属小球）、木板及竖直固定支架、白纸、图钉、刻度尺、三角板、重锤、铅笔。
4、实验步骤
（1）把斜槽放在桌面上，让其末端伸出桌面外，调节末端使其切线水平固定。
（2）在带有支架的木板上，用图钉钉好白纸，并让竖放木板左上方靠近槽口，使小球滚下飞出后的轨道平面跟板面平行。（如图所示）

（3）把小球飞离斜槽末端时的球心位置投影到白纸上，描出点O，过O用重垂线描出竖直方向。
（4）让小球每次都从斜槽上同一适当位置滚下，在粗略确定的位置附近，用铅笔较准确地确定小球通过的位置，并记下这一点，以后依次改变x值，用同样的方法确定其他各点的位置。
（5）把白纸从木板上取下来，用三角板过O作与竖直方向垂直的x轴，将一系列所描的点用平滑的曲线连接起来，这就是小球平抛运动的轨迹。
5、数据处理（求平抛小球的初速度）
（1）以O点为原点，水平方向为x轴，竖直向下方向为y轴建立坐标系。
（2）在平抛小球运动轨迹上选取A、B、C、D、E五个点，测出它们的x、y坐标值，记到表格内。
（3）把测到的坐标值依次代入公式，求出小球平抛的初速度，并计算其平均值。
6、误差分析
（1）安装斜槽时，其末端切线不水平。
（2）小球每次滚下的初位置不尽相同。
（3）建立坐标系时，可能误将斜槽末端端口作为坐标原点。
（4）空气阻力使小球不是真正的平抛运动。
7、注意事项
（1）实验中必须保持通过斜槽末端的切线水平，木板必须处在竖直面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行，并使小球的运动靠近图板但不接触。
（2）小球必须每次从斜槽上同一位置由静止滚下，即在斜槽上固定一个挡板，每次都从挡板位置释放小球。
（3）坐标原点（小球做平抛运动的起点）不是槽口的端点，应是小球在槽口时，球心在木板上的水平投影点。
（4）要在斜槽上适当的高度释放小球，使它以适当的水平初速度抛出，其轨迹由图板左上角到达右下角；要在平抛轨迹上选取距O点远一些的点来计算小球的初速度，这样可以减小测量误差。
【典例1-1】如图甲所示，锤子敲击弹簧片后小球P做平抛运动，同时小球Q做自由落体运动。图乙是频闪相机拍下的两小球下落过程中不同时刻的位置。下列关于两小球下落过程的描述，正确的是（ ）
A．任意时刻两小球竖直方向的速度大小相等
B．任意时刻两小球的速度大小相等
C．两小球在竖直方向的加速度不相等
D．增大敲击弹簧片力度，小球P在空中运动时间更长
【典例1-2】（多选）如图所示，在研究平抛运动时，小球A沿轨道滑下，离开轨道末端（末端水平）时撞开轻质接触式开关S，被电磁铁吸住的小球B同时自由下落，改变整个装置的高度H做同样的实验，发现位于同一高度的A、B两球总是同时落地，该实验现象说明了A球在离开轨道后（ ）
A．不能说明水平方向的分运动是匀速直线运动
B．能说明水平方向的分运动是匀速直线运动
C．能说明竖直方向的分运动是自由落体运动
D．不能说明竖直方向的分运动是自由落体运动
【典例1-3】平抛运动的位移：
（1）水平方向： 。
（2）竖直方向： 。
（3）合位移：①大小 ；②方向与水平方向夹角的正切值为 （如图所示）。
【典例1-4】小高同学用如图所示的实验装置来验证平抛运动的特征：两个完全相同的弧形轨道M、N分别用于发射小铁球P、Q，其中N的末端与水平板相切。两轨道上端分别装有电磁铁C、D，调节电磁铁C、D的高度，使。现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两小铁球能同时分别从轨道M、N的顶端滑下。
（1）为完成本实验，弧形轨道M、N的表面 （填“需要”或“不需要”）确保光滑，水平板的表面 （填“需要”或“不需要”）确保光滑。
（2）符合上述实验条件后，仅仅改变弧形轨道M的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明平抛运动的水平分运动是 。
【变式1-1】“探究平抛运动的特点”的实验装置如图所示，实验中将小球在不同时刻的位置记录在竖板上，以小球平抛起点O为坐标原点，可以得到小球做平抛运动的轨迹是（ ）
A．B．
C．D．
【变式1-2】如图所示，在“研究平抛运动规律”实验，小球A沿轨道滑下，离开轨道末端（末端水平）时，小球B也同时下落，两球恰在位置相碰。调高整个装置的高度做同样的实验，发现位于同一高度的A、B两个小球总能相碰，该实验现象说明了A球在离开轨道后（ ）
A．竖直方向的分运动是自由落体运动 B．水平方向的分运动是匀加速直线运动
C．水平方向的分运动是匀速直线运动 D．竖直方向的分运动是匀速直线运动
【变式1-3】（多选）如图所示，是两个研究平抛运动的演示实验装置，对于这两个演示实验的认识，下列说法正确的是（ ）

A．甲图中，两球同时落地，说明平抛小球在水平方向上做匀速运动
B．甲图中，两球同时落地，说明平抛小球在竖直方向上做自由落体运动
C．乙图中，两球恰能相遇，说明平抛小球在水平方向上做匀速直线运动
D．乙图中，两球恰能相遇，说明平抛小球在水平方向上做自由落体运动
【变式1-4】用如图所示的装置研究平抛物体的运动规律，击打弹片时，A做平抛运动，B做自由落体。经过多次实验发现两个小球总是同时落地，则得到的结论是 。
以A的抛出点做为坐标原点，建立直角坐标系，如图所示，设从，从，从的时间分别是、、，则这三个时间 （选填“相等”或“不相等”）。
【变式1-5】（1）研究平抛运动，下面做法可以减小实验误差的是 （填选项前的字母）。
A．尽量减小钢球与斜槽间的摩擦
B．使用密度大、体积小的钢球
C．实验时，让小球每次都从同一位置由静止开始滚下
D．使斜槽末端切线保持水平
（2）某同学在做“研究平抛运动”的实验时，忘记记下小球做平抛运动的起点位置O，A为小球运动一段时间后的位置，以A为坐标原点建立的坐标系如图所示，由图可求出小球做平抛运动的初速度为 m/s，小球做平抛运动的抛出点的坐标是 。（g取10m/s2，计算结果均保留两位有效数字）
1．如图所示，在农田里架设水管用来浇灌农作物，若水流沿水平方向喷出，忽略空气阻力。下列说法正确的是（ ）

A．水流在水平方向做自由落体运动
B．水流在竖直方向做匀速直线运动
C．若仅改变水管中水的流速，则水流在空中运动的时间不变
D．若仅改变水平喷口的高度，则水流在空中运动的时间不变
2．如图是运动员在某次水平掷出的铅球的运动轨迹。A、B、C为铅球运动轨迹上的三点，BD为轨迹上B点的切线。将铅球视为质点，不考虑空气阻力，则铅球（ ）

A．在A、C两点的加速度相同 B．在B点的速度方向沿AB连线方向
C．在B点的加速度沿BD方向 D．在B点的速度方向在连线BC和BD之间
3．用频闪照相技术拍下的两小球运动的频闪照片如图所示，a球从A点水平抛出的同时，b球自B点开始下落，背景的小方格均为边长L的正方形，重力加速度为g，不计空气阻力.根据照片显示的信息，下列说法中正确的是（ ）

A．照相机的频闪周期为
B．a球的水平初速度为
C．该实验只能证明水平方向的分运动是匀速直线运动
D．该实验只能证明竖直方向的分运动是自由落体运动
4．如图三个小球，开始时A、B等高，A、C在同一竖直线上。若让三个小球同时开始运动，A做初速度为的平抛运动，B做自由落体，C沿水平方向以匀速直线运动，则（ ）
A．以B球为参考系，A球做匀速直线运动 B．以A球为参考系，B球静止
C．以C球为参考系，A球做平抛运动 D．以A球为参考系，C球做匀速直线运动
5．（多选）如图所示，x轴在水平地面内，y轴沿竖直方向。图中画出了从y轴上沿x轴正向抛出的两个小球a、b的运动轨迹，不计空气阻力，则（ ）

A．a比b的飞行时间长B．a比b的飞行时间短
C．a的水平速度比b的小D．a的初速度比b的大
6．（多选）如图所示，某人从高出水平地面h的山坡上P点水平击出一个质量为m的高尔夫球，飞行中持续受到一阵恒定的水平风力的作用，高尔夫球竖直落入距击球点水平距离为L的洞穴Q。则（ ）

A．球飞行中做的是平抛运动 B．球飞行的时间为
C．球被击出时的初速度大小为 D．球飞行中受到的水平风力大小为
7．（多选）如图所示，物块A质量为m，长方体B质量为M，地面平面，各接触面间的动摩擦因数均为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。在长方体B上施加向右的水平推力F，使得物块A刚好能在长方体B的侧面保持相对静止，下列说法正确的是（ ）

A．物块的加速度大小为
B．长方体B上施加水平外力大小为
C．若长方体B运动一段时间撤去F，撤去瞬间B的加速度大小为
D．若长方体B运动一段时间撤去F，撤去瞬间A的加速度大小为
8．（多选）如图所示，生产车间有两个相互垂直且等高的水平传送带甲和乙，甲的速度为v0，质量为m的工件（质点）离开甲前与甲的速度相同，并平稳地传送到乙上，乙的宽度为d，速度也为，若工件与传送带乙间的动摩擦因数为μ，重力加速度取g，则（ ）
A．在地面参考系中，工件做类平抛运动
B．在地面参考系中，工件在乙上滑动时的最小速度为v0
C．工件在乙上滑动时，受到乙的摩擦力方向不变
D．为保证工件不滑落，要求
9．平抛运动的规律。
①水平方向：不受力，为 运动；
②竖直方向：只受重力，为 运动；
10．图为平抛竖落仪的示意图。A球被弹片夹住，B球放在弹片右边的水平平台上，两球处于同一高度。用小锤击打弹片，B球沿水平方向抛出，同时A球被释放，做自由落体运动。改变仪器离地的高度，多次重复上面的实验，发现A球与B球总是同时落地。这说明A球与B球在空中下落的时间 （选填“相等”或“不相等”）；该实验表明平抛运动在竖直方向上的运动是 （选填“自由落体运动”或“匀速直线运动”）。

11．某学习小组探究平抛运动的特点。
（1）采用如图甲所示装置探究平抛运动竖直分运动的特点。用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，做平抛运动；同时B球被释放，自由下落，做自由落体运动。实验发现两球同时落地。分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，多次重复实验，发现两球仍同时落地。根据该实验现象，可以得出A球在竖直方向的分运动是 。
（2）探究平抛运动水平分运动的特点时，得到小球平抛运动的轨迹如图乙所示，其中O为抛出点，a、b、c是轨迹上选取的三个点，O与a、a与b、b与c之间的竖直距离分别为h、3h、5h，则小球从O到a、a到b、b到c的运动时间 （填“相等”或“不相等”）；又测得O与a、a与b、b与c之间的水平距离相等均为x，则可得出平抛运动在水平方向的分运动是匀速直线运动，小球平抛运动的初速度为 （用h、x和重力加速度g表示）。
12．小高同学用如图所示的实验装置来验证平抛运动的特征：两个完全相同的弧形轨道M、N分别用于发射小铁球 P、Q，其中 N的末端与水平板相切。两轨道上端分别装有电磁铁C、D，调节电磁铁C、D的高度，使AC=BD．现将小铁球 P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两小铁球能同时分别从轨道M、N的顶端滑下。

（1）为完成本实验，弧形轨道 M、N的表面 （填“需要”或“不需要”）确保光滑，水平板的表面 （填“需要”或“不需要”）确保光滑。
（2）符合上述实验条件后，可观察到的实验现象应是 。仅仅改变弧形轨道M的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明平抛运动的水平分运动是 。
13．某兴趣小组采用如图所示的实验装置“探究平抛运动的特点”：
（1）根据实验过程，以下说法正确的是 ；
A．斜槽M轨道必须光滑 B．记录的点应适当多一些
C．用平滑曲线把所有的点连接起来 D．图中挡条N每次必须等间距下移
（2）图是利用装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片，由照片可判断实验操作错误的是 。
A．释放小球时初速度不为0 B．释放小球的初始位置不同 C．斜槽末端切线不水平
（3）改用频闪照相来研究平抛运动，将频闪得到的连续三张照片叠放在方格纸上，如图所示，已知小球的直径为2cm，方格纸的边分别为水平和竖直方向，则该频闪相机频率为 Hz。（重力加速度g取10m/s2）
14．在如图所示的装置中，M、N是两个完全相同的处于同一竖直面上的轨道，轨道末端都与水平方向相切。其中，轨道N的末端与光滑水平面相切，轨道M通过支架固定在轨道N的正上方。将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，第一次切断电源C，小铁球P落在E点；第二次，当小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上时，同时切断电源C、D，则：
（1）P、Q两球是否将在E点处相遇，答： （填“是”或“否”）；
（2）如果多次观察到同样的现象，你可以得出的结论是 ．
A．P球抛出时，在竖直方向分运动是自由落体运动
B．P球抛出时，在水平方向分运动是匀速直线运动