人教版 (2019)必修 第二册3 实验：探究平抛运动的特点精品一课一练

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实验：探究平抛运动的特点内容的考点：
1、平抛运动概念、性质、条件、特征；
2、验证平抛运动水平方向做匀速直线运动；
3、验证平抛运动竖直方向做自由落体运动。
1、平抛运动概念、性质、条件、特征
1．关于平抛运动，下列说法正确的是（ ）
A．平抛运动物体只受重力作用
B．平抛运动是非匀变速曲线运动
C．平抛运动的合位移的方向与合速度的方向一致
D．平抛运动是曲线运动，每秒内速度的变化量不同
2．质点做平抛运动的初速度为v1，3s末时的速度为v2。下列四个图中能够正确反映抛出时刻1s末、2s末、3s末速度矢量的示意图是（ ）
A． B． C． D．
3．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
2、验证平抛运动水平方向做匀速直线运动
4．某同学用如图所示的装置研究平抛运动。在实验中，小球每次都从斜面上的同一高度下落，而放有复写纸和白纸的木板离水平桌面的高度依次调为h、2h、3h，根据小球撞击木板时在白纸上留下的点迹，可得小球平抛时的水平位移分别为 、 、 ，已知平抛运动在竖直方向的运动规律与自由落体运动相同，则（ ）
A．若 ，则能说明小球在水平方向做匀速直线运动
B．若 ，则能说明小球在水平方向做匀速直线运动
C．若 ，则能说明小球在水平方向做匀速直线运动
D．若 ，则能说明小球在水平方向做匀速直线运动
5．如下图所示，两倾斜轨道完全相同，放在同一竖直面内，末端水平且上下对齐，A球和B球从两轨道的相同位置同时由静止释放，A球过轨道末端后水平抛出，B球过轨道末端后沿水平地面前进，A球落地瞬间与B球发生碰撞，不计两球运动过程中的阻力。该实验现象说明了（ ）
A．A、B两球的运动是完全相同的B．A球在空中做平抛运动
C．A球在空中时水平分运动是匀速直线运动D．A球在空中时竖直分运动是自由落体运动
6．如图所示，竖直固定在水平乒乓球桌面上的球网到桌面左、右边缘的水平距离均为L。在某次乒乓球训练中，从左边桌面上方到球网水平距离为的某一高度处，将乒乓球（视为质点）垂直球网水平击出，乒乓球恰好通过球网的上边缘落到桌面右侧边缘。不计空气阻力。乒乓球在球网左、右两侧运动的时间之比为（ ）
A．B．C．D．
3、验证平抛运动竖直方向做自由落体运动。
7．用如图所示的装置研究平抛运动。敲击弹性金属片后，A、B两球同时开始运动，均落在水平地面上，下列说法中合理的是（ ）
A．能听到A球与B球同时落地的声音
B．B球比A球先落地
C．A球比B球先落地
D．该实验可以验证物体在水平方向上做匀速直线运动
8．平抛运动物体的规律可以概括为两点：（1）水平方向做匀速运动，（2）竖直方向做自由落体运动。为了研究平抛物体的运动，可做下面的实验：如图所示，用小锤打击弹性金属片，A球就水平飞出，同时B球被松开，做自由落体运动，两球同时落到地面，这个实验（ ）
A．只能说明上述规律中的第（1）条B．只能说明上述规律中的第（2）条
C．不能说明上述规律中的任何一条D．能同时说明上述两条规律
9．某同学在做“探究平抛运动规律”实验时，让A球沿圆弧轨道由静止下滑，A球离开轨道末端（末端水平）时撞开轻质接触式开关S，被电磁铁吸住的B球同时自由下落（下落前B球与轨道末端处于同一高度），如图所示。改变整个装置距水平地面的高度，重复实验，发现两球总是同时落地。关于该实验，下列说法正确的是（ ）
A．在实验中，A、B两球的质量应保持相等
B．在重复实验时，A球沿轨道下滑的初始位置应保持不变
C．该实验说明A球在离开轨道后竖直方向做自由落体运动
D．该实验说明A球在离开轨道后水平方向做匀速直线运动
实验题
10．（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）
11．某小组用以下装置探究平抛运动的特点。请回答下列问题：
（1）如图甲所示，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，做自由落体运动。改变装置离地高度及小锤击打金属片的力度，多次实验后发现两球总是同时落地。实验结论是

A．A球水平方向做匀速直线运动 B．A球竖直方向做自由落体运动
（2）如图乙所示，为用频闪照相的方法记录的做平抛运动小球每隔相等的时间的位置图。请在答题卡乙图上描出照片记录的小球的轨迹 。
（3）通过对照片中轨迹的分析，说出小球水平方向做匀速直线运动的理由： 。
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．某学习小组用图a所示装置研究平抛运动在竖直方向的运动规律。实验操作是：使完全相同的小球A、B处于同一高度，用小锤轻击弹性金属片，使A球水平飞出，同时B球被松开。
（1）小组同学们观察到的现象是：小球A、B （填“同时”或“不同时”）落地。多次改变图a中实验装置的离地高度后，重复上述操作，均有相同的实验现象，同学们根据这些现象大胆猜想：平抛运动在竖直方向的分运动为 。若增大小锤敲击力度则小球A、B （填“同时”或“不同时”）落地。
（2）为进一步验证猜想，该小组同学利用频闪相机得到了小球做平抛运动时的频闪照片如图b，已知相机的闪光频率为f，结合比例尺测得小球在图中L、M、N三个位置时球心在竖直方向的间距分别为，则可得到竖直方向的加速度 ，经验证，此值与当地重力加速度在实验误差内接近相等，即可证明实验猜想。
14．图甲是探究平抛运动的实验装置。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，做自由落体运动，观察到两球同时落地。改变小锤击打力度，两球仍然同时落地。
（1）以上现象说明 。
A．平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动
B．两小球在空中运动的时间相等
C．两小球落地时速度相等
D．两小球在竖直方向的加速度相等
（2）一同学利用频闪相机拍摄a小球运动过程，经处理后得到如图乙所示的点迹图像。图中O为坐标原点，B点在两坐标线交点，坐标，，A、C点均在坐标线的中点。则平抛小球在B点处的瞬时速度大小 （结果保留两位小数）。
15．用如图所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。
（1）下列实验条件必须满足的有 。
A．斜槽轨道光滑 B．斜槽轨道末段水平
C．挡板高度等间距变化 D．每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球
（2）为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。
取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于Q点，钢球的球心对应白纸上的位置即为原点；在确定y轴时 （选填“需要”或“不需要”）y轴与重锤线平行。
（3）为了得到平抛物体的运动轨迹，同学们还提出了以下三种方案，其中不可行的是 。
A．从细管水平喷出稳定的细水柱，拍摄照片，即可得到平抛运动轨迹
B．用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置，平滑连接各位置，即可得到平抛运动轨迹
C．将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔尖紧靠白纸板，铅笔以一定初速度水平抛出，将会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹
（4）某同学在水平桌面上用硬练习本做成一个斜面，使小钢球从斜面上某一位置滚下，如图所示，钢球沿桌面飞出后做平抛运动。请帮他用一把刻度尺测量钢球离开水平桌面时速度的大小，写出测量步骤和用所测的物理量表达速度的关系式。 、
16．实验：探究平抛运动的特点
（1）抛体运动和平抛运动
a.抛体运动：以一定的速度将物体抛出，在空气阻力 的情况下，物体只
受 作用的运动。
b.平抛运动：初速度沿 方向的抛体运动。
c.平抛运动的特点：
①初速度沿 方向；
②只受 作用。
（2）实验目的
探究物体做平抛运动的特点，即物体的速度和位移随时间的变化关系。
（3）实验思路
a.基本思路：根据运动的分解，把平抛运动分解为不同方向上两个相对简单的直线运动，分别研究物体在这两个方向的运动特点。
b.平抛运动的分解：可以尝试将平抛运动分解为 的分运动和 的分运动。
（4）进行实验
方案一：频闪照相（或视频录制）的方法
a.通过频闪照相（或录制视频），获得小球做平抛运动时的频闪照片（如图所示）；
b.以抛出点为原点，建立直角坐标系；
c.通过频闪照片描出物体经过相等时间间隔所到达的位置；
d.测量出经过T、2T、3T、…时间内小球做平抛运动的水平位移和竖直位移，并填入表格；
e.分析数据得出小球水平分运动和竖直分运动的特点。
方案二：分别研究水平和竖直方向分运动规律
步骤1：探究平抛运动竖直分运动的特点
a.如图所示，用小锤击打弹性金属片后，A球做 运动；同时B球被释放，
做 运动。观察两球的运动轨迹，听它们落地的声音。
b.分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，即改变A球的初速度，发现两球 ，说明平抛运动在竖直方向的分运动为 。
步骤2：探究平抛运动水平分运动的特点
（1）装置和实验
a.如图所示，安装实验装置，使斜槽M末端 ，使固定的背板竖直，并将一张白纸和复写纸固定在背板上，N为水平放置的可上下调节的倾斜挡板。
b.让钢球从斜槽上某一高度滚下，从末端飞出后做平抛运动，使小球的轨迹与背板平行。钢球落到倾斜的挡板N上，挤压复写纸，在白纸上留下印迹。
c.上下调节挡板N，进行多次实验，每次使钢球从斜槽上 （选填“同一”或“不同”）位置由静止滚下，在白纸上记录钢球所经过的多个位置。
d.以斜槽水平末端端口处小球球心在白纸上的投影点为坐标原点O，过O点画出竖直的y轴和水平的x轴。
e.取下坐标纸，用平滑的曲线把这些印迹连接起来，得到钢球做平抛运动的轨迹。
f.根据钢球在竖直方向是自由落体运动的特点，在轨迹上取竖直位移为y、4y、9y…的点，即各点之间的时间 ，测量这些点之间的水平位移，确定水平方向分运动特点。
g.结论：平抛运动在相等时间内水平方向 ，平抛运动水平方向为 。
（2）注意事项
a.实验中必须调整斜槽末端的切线 ，使小球做平抛运动（调节方法：将小球放在斜槽末端水平部分，若小球 ，则斜槽末端水平）。
b.背板必须处于竖直面内，固定时要用铅垂线检查坐标纸竖线是否竖直。
c.小球每次必须从斜槽上 由静止释放，这样可以使小球每次的轨迹相同。
d.坐标原点不是槽口的端点，应是小球出槽口时小球球心在背板上的投影点。
e.小球开始滚下的位置高度要适中，以使小球做平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜。
17．平抛运动的轨迹是曲线，比直线运动复杂。我们可以按照把复杂的曲线运动分解为两个相对简单的直线运动的思路，分别研究物体在竖直方向和水平方向的运动特点。
（1）如图1所示，用小锤打击弹性金属片，A球沿水平方向抛出，同时B球由静止自由下落，可观察到两小球同时落地；改变小球距地面的高度和打击的力度，多次实验，都能观察到两小球同时落地。根据实验， （选填“能”或“不能”）判断出A球在竖直方向做自由落体运动； （选填“能”或“不能”）判断出A球在水平方向做匀速直线运动。
（2）如图2所示，将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PO滑下后从O点飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。
①为了保证钢球从O点飞出的初速度是一定的，下列实验条件必须满足的是 。
A．斜槽轨道光滑
B．斜槽轨道末段水平
C．每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球
②某同学通过实验，得到了钢球做平抛运动的轨迹，如图3中的曲线OP所示。以O点为坐标原点，水平方向为x轴、竖直方向为y轴建立坐标系。已知小球在y方向的分运动是自由落体运动，他猜想小球在x方向的分运动是匀速直线运动。请你根据图3，简要说明如何验证该同学的猜想 。
③另一位同学做实验时，忘记了标记平抛运动的抛出点O，只记录了A、B、C三点，于是就取A点为坐标原点，建立了如图4所示的坐标系。平抛轨迹上的这三点坐标值图中已标出。根据图中数据判断，A点 （填“是”或“不是”）平抛运动的抛出点。小球平抛的初速度为 m/s，小球抛出点的坐标为（ cm ， cm）。（取，计算结果均保留两位有效数字）。
18．两个同学根据不同的实验条件，进行了“探究平抛运动的特点”实验。
（1）小吴同学用如图所示的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，做自由落体运动。分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，多次实验观察发现两球始终同时落地，这说明 ；
（2）小马同学先用如图所示的装置获取平抛运动的轨迹，然后利用平抛运动的轨迹探究平抛运动水平分运动的特点：
①实验前要检查斜槽M末端是否水平，请简述你的检查方法 ；
②为了能较准确地描绘平抛运动的轨迹，下面列出了一些操作要求，你认为正确的有 。
A．每次从斜槽轨道上同一位置静止释放钢球
B．斜槽轨道需要尽量光滑
C．钢球运动时要靠近但不接触装置的背板
D．记录钢球位置的倾斜挡板N每次必须等距离移动
19．某实验小组通过实验研究发现：做平抛运动的小球在竖直方向上的运动规律跟自由落体的运动规律相同。于是又设计实验研究水平方向上的运动。如图所示，在靠近竖直墙壁的水平桌面上固定一斜面体，小球从斜面上某点釋放，滑到桌面上，然后从桌面边缘飞出做平抛运动。实验的操作步骤如下：
A．调节桌面水平，竖直墙面上与桌面平齐的点标记为O
B．把裁成长条的白纸和复写纸，平贴在O点以下的竖直墙面上
C．把小球从斜面上某点由静止释放，小球从水平桌面边缘飞出，撞击在竖直墙面上，通过复写纸在白纸上留下撞痕，标记为A
D．垂直竖直墙面向右移动桌子，移动的距离为x
E.再次把小球从斜面上由静止释放，小球从水平桌面边缘飞出，在白纸上留下第二个撞痕，标记为B
F.重复步骤D、E，得到更多的撞痕，标记为C、D……
G.用米尺测量O点到每个撞痕距，，，，……
（1）本实验斜面和桌面的粗糙程度对实验的精确度是否有影响？ 影响（填“有”或者“没有”）
（2）在同一组实验中，小球从斜面上由静止释放时需满足什么条件？
（3）判断水平方向小球做匀速运动的条件是 （用题设条件中的物理量表示）。
20．在“探究平抛运动的特点”实验中，两个实验小组选用不同的仪器进行实验。
（1）第一组采用了图甲所示的装置，实验操作是：在小球A、B处于同一高度时，用小锤轻击弹性金属片，使A球水平飞出，同时B球被松开。
①他观察到的现象是：小球A、B （填“同时”或“不同时”）落地；
②让A、B球恢复初始状态，高度不变，用较大的力敲击弹性金属片。则 ；
A．小球A的运动时间变长
B．小球A的运动时间不变
C．小球A、B不同时落地
D．小球A、B仍同时落地
③以下说法正确的是 ；
A．实验说明小球A在水平方向的运动特点
B．实验说明小球A在水平方向做匀速直线运动
C．实验说明小球A与B在竖直方向运动特点相同
D．实验说明小球A在竖直方向做自由落体运动
（2）第二组采用了图乙所示的装置，实验操作是：让小球多次沿同一轨道运动，描绘出小球平抛运动的轨迹。
①下列操作正确的是 。
A．必须调整斜槽，使其末端水平
B．小球运动时挡板及白纸应保持竖直
C．每次必须从斜槽上同一位置由静止释放小球
D．小球在运动过程中与白纸间有摩擦不影响实验结论
②描出小球平抛运动的轨迹如图丙所示，O为抛出点，A、B为轨迹上的两点，OA、竖直方向高度分别为、，按照自由落体规律，若 ，则OA、段时间间隔相等；在误差允许的范围内，若 ，则说明小球在水平方向上的分运动是匀速直线运动。
抛出时间
T
2T
3T
4T
5T
水平位移
竖直位移
结论
水平分运动特点
竖直分运动特点