高中物理人教版 (新课标)必修23.实验：研究平抛运动…课后作业题

能力提升

1．(江西省金溪一中高一检测)某同学设计了一个研究平抛运动的实验装置，如图在水平桌面上放置一个斜面，让钢球从斜面上由静止滚下，钢球滚过桌边后便做平抛运动。在钢球抛出后经过的地方放置一块水平木板，木板由支架固定成水平，木板所在高度可通过竖直标尺读出，木板可以上下自由调节。在木板上固定一张白纸。该同学在完成装置安装后进行了如下步骤的实验：

A．实验前在白纸上画一条直线，并在线上标出a，b，c三点，且ab＝bc＝20.00cm，如图。

B．让钢球从斜面上的某一位置由静止滚下，调节木板高度，使得钢球正好击中a点，记下此时木板与桌面的高度差h1＝h。

C．让钢球从斜面上的同一位置由静止滚下，调节木板高度，使得钢球正好击中b点，记下此时木板与桌面的高度差h2＝h＋10.00(cm)。

D．让钢球从斜面上的同一位置由静上滚下，调节木板高度，使得钢球正好击中c点，记下此时木板与桌面的高度差h3＝h＋30.00(cm)。

则该同学由上述测量结果即可粗测出钢球的平抛初速度大小v0＝________m/s，钢球击中b点时其竖直分速度大小为vby＝________m/s。已知钢球的重力加速度为g＝10m/s2，空气阻力不计。

答案：2.00　1.50

解析：由Δh＝gT2得T＝0.1s，∴v0＝＝2m/s

vby＝＝1.5m/s。

2．(江苏上冈中学12～13学年高一下学期期中)图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图。

(1)实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线________。每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛__________________。

(2)图乙是正确实验取得的数据，其中O为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为________m/s。

(3)在另一次实验中将白纸换成方格纸，每小格的边长L＝5cm，通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图丙所示，则该小球做平抛运动的初速度为_______m/s；B点的竖直分速度为_______m/s。

答案：(1)水平，初速度相同　(2)1.6m/s

(3)1.5m/s　2m/s

解析：(2)方法一：取点(19.6,32.0)分析可得：0.196＝×9.8×t　0.32＝v0t1　

解得：v0＝1.6m/s。

方法二：取点(44.1,48.0)分析可得：0.441＝×9.8×t　0.48＝v0t2

解得：v0＝1.6m/s。

(3)由图可知，物体上A→B和由B→C所用的时间相等，且有：

Δy＝gT2　x＝v0T

解得：v0＝1.5m/s　vBy＝＝2m/s。

3．某同学设计了一个研究平抛运动的实验。实验装置示意图如图a所示，A是一块平面木板，在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽(图a中P0P′0、P1P′1…)，槽间距离均为d。把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板B上。实验时依次将B板插入A板的各插槽中，每次让小球从斜槽的同一位置由静止释放。每打完一点后，把B板插入后一槽中并同时向纸面内侧平移距离d。实验得到小球在白纸上打下的若干痕迹点，如图b所示。

(1)实验前应对实验装置反复调节，直到________，每次让球从同一位置由静止释放是为了________。

(2)每次将B板向内侧平移距离d，是为了________。

(3)在图b中绘出小球做平抛运动的轨迹。

答案：(1)斜槽末端水平、A板水平、插槽P0P′0垂直斜槽并在斜槽末端正下方　使小球每次抛出时具有相同的水平初速度v0

(2)使记录纸上每两点之间的水平距离等于小球在水平方向实际运动的距离

(3)如图所示

解析：解答本题时应把握平抛运动的两个分运动特点：①水平方向匀速直线运动；②竖直方向做自由落体运动。

(1)研究平抛运动的规律，首要的一点是使小球沿水平方向抛出。所以实验前要反复调节斜槽，使斜槽的末端处于水平状态，并使板A水平，插槽P0P′0垂直斜槽并在斜槽末端正下方。释放小球时，每次要使小球从斜槽的同一位置滑下的主要原因是使小球每次抛出时具有相同的水平初速度v0。

(2)实验过程中，竖直木板在后移d的同时也侧向移动d，是为了每次让小球的落点不在记录纸面的竖直线上，而在侧移了的平面上，使记录纸上每两点间的水平距离等于小球在水平方向实际运动的距离。由水平方向的匀速直线运动研究竖直方向的运动规律。

(3)小球的平抛运动轨迹见答案。

4．如图所示为喷出细水流的数码相片，照片中刻度尺的最小刻度为毫米，细水流是水平喷出的，试根据该照片研究：

(1)已知水流做平抛运动的水平分运动是匀速直线运动，找出研究其竖直分运动的方法，并证明竖直分运动是自由落体运动；

(2)若g＝10m/s2，试求水流喷出的速度。

答案：(1)见解析　(2)0.447m/s

解析：(1)根据水平方向是匀速运动，可以按水平方向距离都等于2cm选取几个点，发现这几个点恰好落在坐标纸的交点上，如(2,1)、(4,4)、(6,9)等，可见在相等的时间间隔内，竖直方向的位移之比恰好等于1 ∶3 ∶5，从而证明了平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动。

(2)观察发现，水流在水平方向的位移是0.04m时，竖直方向的位移也是0.04m，根据h＝gt2，得t＝＝s＝0.0894s，则水流喷出的速度v0＝＝m/s＝0.447m/s。