高考物理一轮复习【专题练习】 专题26 探究平抛运动的特点

高考物理一轮复习策略

首先，要学会听课：

1、有准备的去听，也就是说听课前要先预习，找出不懂的知识、发现问题，带着知识点和问题去听课会有解惑的快乐，也更听得进去，容易掌握;

2、参与交流和互动，不要只是把自己摆在“听”的旁观者，而是“听”的参与者。

3、听要结合写和思考。

4、如果你因为种种原因，出现了那些似懂非懂、不懂的知识，课上或者课后一定要花时间去弄懂。

其次，要学会记忆：

1、要学会整合知识点。把需要学习的信息、掌握的知识分类，做成思维导图或知识点卡片，会让你的大脑、思维条理清醒，方便记忆、温习、掌握。

2、合理用脑。

3、借助高效工具。学习思维导图，思维导图是一种将放射性思考具体化的方法，也是高效整理，促进理解和记忆的方法。最后，要学会总结：

一是要总结考试成绩，通过总结学会正确地看待分数。

1.摸透主干知识       2.能力驾驭高考      3.科技领跑生活

2023届高三物理一轮复习重点热点难点专题特训

专题26 探究平抛运动的特点

【特训典例】

一、传统探究法

1．用图示装置“探究平抛运动的特点”，甲图中，M、N为相同的斜槽，且都固定在背板上，开关同时控制两斜槽上电磁铁的通断。P为一可以在横杆上左右移动的电磁铁，K为一光控开关（控制P的通断，当铁球经过此处时K断开），Q为倾斜挡板，背板与底座（如图乙）垂直。步骤如下：

①调节高度旋钮，使两水平仪中气泡均处于中央；

②移去Q，接通电源，闭合S，让斜槽M、N上的电磁铁分别吸住两铁球，断开S，观察现象；

③再闭合S，让P及M的电磁铁分别吸住两铁球，断开S，观察现象。改变P的位置，重复上述操作；

④将一坐标纸和复写纸固定在背板上，装上Q闭合S，让M的电磁铁吸住小球，断开S，钢球落到Q上，挤压复写纸，在纸上留下印迹。上下调节Q，重复此过程，记录多个印迹：

⑤断开电源，取下坐标纸，根据印迹进行分析。

（1）调节左侧水平仪的目的是______；

（2）步骤③观察到现象是______，说明了______；

（3）图丙中a、b、c、d为小球在平抛运动途中的几个位置，小方格的边长，则a点______（选填“是”、“不是”）抛出点，初速度______（取）；

（4）某次实验中，底座上右侧水平仪如丁所示，若不计阻力，则可能出现的误差有______；

A．因背板上端向纸面外侧倾斜，导致测量值偏小

B．因背板上端向纸面外侧倾斜，导致测量值偏大

C．因背板上端向纸面内侧倾斜，导致测量值偏小

D．因背板上端向纸面内侧倾斜，导致测量值偏大

2．某同学做“探究平抛运动的特点”实验。

（1）该同学先用图1所示的器材进行实验。他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，改变小球距地面的高度和打击小球的力度，多次重复实验，均可以观察到A、B两球同时落地。关于本实验，下列说法正确的是(      )

A．实验现象可以说明平抛运动在水平方向上是匀速直线运动

B．实验现象可以说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动

C．实验现象可以同时说明平抛运动在两个方向上的运动规律

（2）为了在（1）实验结论的基础上进一步研究平抛运动的规律，该同学用图2所示的器材继续进行实验，描绘出小球做平抛运动的轨迹。如图3所示，以小球的抛出点O为原点，水平方向为x轴，竖直方向为y轴建立坐标系。该同学在轨迹上测量出A、B、C三点的坐标分别为、和。如果坐标满足___________关系，说明小球抛出后在O、A、B、C相邻两点间运动经历了相等的时间间隔。同时，如果坐标还满足___________关系，那么证明小球的水平分运动是匀速直线运动。

（3）某同学设计了一个探究平抛运动的家庭实验装置。如图4所示，在一个较高的塑料筒侧壁靠近底部的位置钻一个小孔，在小孔处沿水平方向固定一小段吸管作为出水口。将塑料筒放在距地面一定高度的水平桌面上，在筒中装入一定高度的水，水由出水口射出，落向地面，测量出水口到地面的高度y和水柱的水平射程x。在实验测量的过程中，该同学发现测量水柱的水平射程x时，若测量读数太慢，x的数值会变化。

a.请分析水平射程x的数值变化的原因。(       )

b.为了减小实验误差，应选用直径较大的容器，还是直径较小的容器？请说明判断依据。(       )

3．用如图1所示装置研究平地运动。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：

a．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_______（选填“最上端”、“最下端”或者“球心”）对应白纸上的位置即为原点；在确定y轴时______（选填“需要”或者“不需要”）y轴与重锤线平行；

b．若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：如图2所示，在轨迹上取A、B、C三点，AB和BC的水平间距相等且均为x，测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2，则______（选填“大于”、“等于”或者“小于”）。可求得钢球平抛的初速度大小为_________。（已知当地重力加速度为g，结果用上述字母表示）。

（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，其中哪一项是不可行的是____________。

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．在做“探究平抛运动的特点”的实验中，为了确定小球不同时刻在空中所通过的位置，实验时用了如图所示的装置。在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸，将该木板竖直立于水平地面上，使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A；将木板向远离槽口平移距离x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞在木板上得到痕迹B；将木板再向远离槽口平移距离x

，小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，得到痕迹C。若测得木板每次移动距离x=5cm，A、B间距离y1=15cm，B、C间距离y2=25cm。请回答以下问题：（g=10m/s2）

（1）下列器材中必需的测量仪器是___________（填字母代号）。

A．刻度尺             B．打点计时器             C．天平

（2）为了得到较准确的运动轨迹，在下列操作中你认为正确的是___________。

A．实验时应保持斜槽的末端水平

B．为减小实验误差，应使小球每次从斜槽上不同位置滚下，最后取平均值

C．为消除斜槽摩擦力的影响，应使斜槽末端倾斜，直到小球能在斜槽末端做匀速运动

D．小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放

（3）根据以上直接测量的物理量求得小球初速度的表达式为v0=______（用x、y1、y2、g等字母表示）。

（4）小球初速度的值为v0=___________m/s。

二、频闪照相法

5．采用如图1所示的实验装置做“研究平抛运动”的实验：

（1）实验时需要下列哪个器材________

A．弹簧秤　　B．重垂线　　C．打点计时器

（2）做实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球平抛运动的轨迹。下列的一些操作要求，正确的是________；

A．每次必须由同一位置静止释放小球

B．每次必须严格地等距离下降记录小球位置

C．小球运动时不应与木板上的白纸相接触

D．记录的点应适当多一些

（3）若用频闪摄影方法来验证小球在平抛过程中水平方向是匀速运动，记录下如图2所示的频闪照片。在测得x1，x2，x3，x4后，需要验证的关系是________。已知频闪周期为T，用下列计算式求得的水平速度，误差较小的是________。

A．　B．　　C．　D．

6．频闪摄影是研究变速运动常用的实验手段。在暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置。某物理小组利用如图甲所示的装置探究平抛运动规律。他们分别在该装置正上方A处和右侧正前方B处安装了频闪仪器并进行了拍摄，得到的频闪照片如图乙所示，O为抛出点，P为运动轨迹上某点。则根据平抛运动规律分析下列问题（g取10m/s2）：

（1）乙图中，A处摄像头所拍摄的频闪照片为______（选填“a”或“b”）；

（2）测得图乙a中OP距离为30cm，b中OP距离为45cm，则平抛小球的初速度大小应为______m/s，小球在P点速度大小应为______m/s。

7．如图所示，有人对“利用频闪照相研究平抛运动规律”装置进行了改进，在装置两侧都装上完全相同的斜槽A、，但位置有一定高度差，白色与黑色的两个相同的小球都由斜槽某位置静止开始释放。实验后对照片做一定处理并建立直角坐标系，得到如图所示的部分小球位置示意图，取。

（1）根据部分小球位置示意图，对实验装置和操作步骤下列说法正确的是___________。

A． 两斜槽末端切线水平       B． 两斜槽必须光滑

C． 两小球必须同时释放       D． 两小球是从两斜槽相同位置静止释放的

（2）根据部分小球位置示意图，可知闪光频率为___________，B球抛出点坐标___________。

（3）若两球在实验中于图中C位置发生碰撞，则可知两小球释放的时间差约为___________。

8．某同学在实验室用手机拍摄小球做平抛运动的视频，利用截取的分帧图片中小球的位置来估测当地的重力加速度g，实验装置如图甲所示。

（1）按图甲所示安装好器材，将斜槽轨道固定在实验桌上，其末端伸出桌面外，把木板调整到竖直位置，使板面与小球运动轨迹所在平面平行且靠近，竖直放置的刻度尺与抛出点对齐。手机固定在三脚架上，调整好手机镜头的位置。打开手机摄像功能，开始摄像，然后将小球从斜槽上某一位置释放。

（2）停止摄像，取小球抛出瞬间为第一帧图片，每间隔s取一帧图片，从视频中再截取第二、三、四帧图片，图片中小球和对应刻度尺刻度如图乙所示。刻度尺的分度值是1mm，结合第二、三、四帧图片可推测当地的重力加速度约为___________m/s2（结果保留三位小数），小球水平速度约为___________m/s，斜槽轨道末端___________（填“水平”或“不水平”）。

（3）查资料得当地的重力加速度m/s2，实验测得重力加速度的相对误差为___________（保留1位有效数字），引起实验误差的原因可能是___________（填“小球与斜槽轨道间的摩擦力”或“空气对小球的阻力”）。

三、光电探究法

9．利用智能手机自带的各种传感器可以完成很多物理实验。某同学利用如图所示的实验装置，结合手机的传感器功能测定当地的重力加速度，实验步骤如下：

①实验前用游标卡尺测出小球的直径d

②实验过程中，保持轨道末端水平，在轨道末端的正上方安装一个光电门以测定小球离开轨道时的瞬时速度。将小球从某高度静止释放，小球运动一段时间后，打到带有复写纸的挡板上，记下落点位置，然后通过智能手机的距离测量功能，测量落点到抛出点的水平距离x和落点到抛出点的竖直距离h。

③改变挡板的位置，保证小球每次从同一位置释放，重复实验，记录多组x与h的数据。如下表所示。

请根据所给出的数据，回答下列问题

（1）如图所示，测量直径所用的游标卡尺规格描述为“游标尺用20格均匀等分了主尺上的39mm”，则该游标卡尺的精确度为___________；

（2）根据题目给出数据，若小球直径为8.00mm，遮光时间为0.008s，则测得的重力加速度g为___________（结果保留三位有效数字）；

（3）若实验中，每次记录的h值都多加了一个小球的半径，按照上述方法计算出的重力加速度大小与真实值相比是___________（填写“偏大”“偏小”“不变”）。

10．小明采用如图甲所示的实验装置研究平抛运动规律，实验装置放置在水平桌面上，利用光电门传感器和碰撞传感器可以测得小球的水平初速度和飞行时间t，底板上的标尺可以测得水平位移d。

（1）实验中斜槽轨道末端的切线必须是水平的，这样做的目的是_________

A．保证小球运动的轨迹是一条抛物线

B．保证小球飞出时，速度沿水平方向轨道

C．保证小球在空中运动时的加速度为g

D．保证小球飞出时，速度既不太大，也不太小

（2）实验中，以下哪些操作可能引起实验误差_________

A．安装斜槽时，斜槽末端切线方向不水平

B．没有从轨道同一位置释放小球

C．斜槽不是光滑的

D．空气阻力对小球运动有较大影响

（3）保持水平槽口距底板的高度不变，改变小球在斜槽轨道上下滑的起始位置，测出小球做平抛运动的初速度、飞行时间t和水平位移d，记录在表中。

由表中数据可知，在实验误差允许的范围内，当h一定时，以下说法正确的是(      )

A．落地点的水平距离d与初速度大小成反比

B．落地点的水平距离d与初速度大小成正比

C．飞行时间t与初速度大小无关

D．飞行时间t与初速度大小成正比

（4）小华同学在实验装置的后面竖直放置一块贴有白纸和复写纸的木板，图乙是实验中小球从斜槽上不同位置释放获得的两条轨迹，图线①所对应的小球在斜槽上释放的位置_________（选填“较低”或“较高”）；

（5）小华同学接着用方格纸做实验，若小球在某次平抛运动中先后经过的三个位置a、b、c如图丙所示，已知小方格的边长，取，则小球在b点的速度大小为_________m/s。（结果保留两位有效数字）

11．利用智能手机自带的各种传感器可以完成很多物理实验。某同学利用如图所示的实验装置，结合手机的传感器功能测定当地的重力加速度，实验步骤如下：

I．实验前用游标卡尺测出小球的直径d=5.00mm；

II．实验装置中固定轨道AB的末端水平，在轨道末端安装一光电门，光电门通过数据采集器与计算机相连，测量小球离开轨道时的速度。将小球从轨道的某高度处由静止释放，小球运动一段时间后，打到竖直记录屏MN上，记下落点位置。然后通过手机传感器的测距功能，测量并记录小球做平抛运动的水平距离x和竖直下落距离h；

III．多次改变屏MN与抛出点B的水平距离x，使小球每次都从轨道的同一位置处由静止释放，重复上述实验，记录多组x、h数据，如下表所示

请根据上述数据，完成下列问题：

（1）在答题卡给定的坐标纸上做出的图像；_______

（2）若光电计时器记录的平均遮光时间，根据上述图像求得当地的重力加速度大小g=______m/ s2（结果保留三位有效数字）；

（3）若实验中，每次记录的h值均漏掉了小球的半径，按照上述方法计算出的重力加速度大小与真实值相比_______。（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。

12．某同学用如图甲所示的实验装置测量重力加速度g的大小。实验步骤如下：

①调节斜槽轨道末端水平，并与斜面体的顶端A点衔接，然后将斜槽和斜面体固定；

②将光电门传感器固定在斜槽轨道末端，并调节其高度，使小球在斜槽轨道末端静止时球心与光电门上的小孔重合；

③先在斜面上铺一层白纸，再在白纸上铺复写纸，并将它们固定好；

④把小球从斜槽轨道上的某一位置由静止释放，使其脱离斜槽轨道后落到复写纸上，记录小球经过光电门的遮光时间，并测量小球落在斜面上的位置与A点的距离；

⑤不断改变小球从斜槽轨道上释放的位置，重复步骤④，得到多组△t和s值，并以为纵坐标，以s为横坐标，建立直角坐标系，描点作图后得如图丁所示的正比例函数图像，图像的斜率为k。

（1）实验过程中，该同学用图乙所示的游标卡尺测量小球的直径d，应该用游标卡尺的______（填“A”“B”或“C”）进行测量，示数如图丙所示，该小球的直径d为______；

（2）为完成该实验，还需测量的物理量有______；

A．小球的释放点到桌面的高度 B．斜面的高度       C．斜面的长度L             D．小球的质量m

（3）请用k、d及第（2）问中所选物理量的符号表示重力加速度g的大小：g=______。