1、15.3 实验：研究平抛运动课时自测基础达标1.(2018大连高一检测)如图所示,在探究平抛运动规律的实验中,用小锤打击弹性金属片,金属片把 P 球沿水平方向弹出,同时 Q 球被松开而自由下落,P、Q 两球同时开始运动 ( )A.此实验为了说明平抛运动在水平方向上做的是匀速直线运动B.此实验为了说明平抛运动在竖直方向上做的是自由落体运动C.如果加大打击力度,P 球落地时间将延长D.如果调整装置距地面的高度,它们就不会同时落地【解析】选 B。根据装置图可知,两球由相同高度同时运动,P 做平抛运动,Q 做自由落体运动,同时落地,说明平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动,故 A 项错误,B 项正
2、确;小锤打击金属片的力越大,P 球获得的水平方向初速度越大,但竖直方向运动不变,所以落地时间不变,故 C 项错误;无论如何调节装置距地面的高度,两球在竖直方向运动情况完全相同,总是同时落地,故 D 项错误。【补偿训练】1.为了探究平抛运动的规律,将小球 A 和 B 置于同一高度,在小球 A 做平抛运动的同时静止释放小球 B。同学甲直接观察两小球是否同时落地,同学乙拍摄频闪照片进行测量、分析。通过多次实验 ( )A.只有同学甲能证明平抛运动在水平方向是匀速运动B.两位同学都能证明平抛运动在水平方向是匀速运动2C.只有同学甲能证明平抛运动在竖直方向是自由落体运动D.两位同学都能证明平抛运动在竖直方
3、向是自由落体运动【解析】选 D。在图甲的实验中,改变高度和平抛小球的初速度大小,发现两球同时落地,说明平抛运动在竖直方向上做自由落体运动。不能得出水平方向上的运动规律。在图乙的实验中,通过频闪照片,发现自由落体运动的小球与平抛运动的小球任何一个时刻都在同一水平线上,知平抛运动在竖直方向上的运动规律与自由落体运动相同,所以平抛运动竖直方向上做自由落体运动。频闪照片显示小球在水平方向相等时间内的水平位移相等,知水平方向做匀速直线运动,故 D 项正确,A、B、C 项错误。2.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)时撞开接触开关 S,被电磁铁吸住的小球 B 同时自由
4、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 两个小球总是同时落地。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【解析】选 A。球 A 与球 B 同时释放,同时落地,时间相同;A 球做平抛运动,B 球做自由落体运动;将球 A 的运动沿水平方向和竖直方向正交分解,两个分运动同时发生,具有等时性,因而 A 球的竖直分运动与 B 球运动时间相等。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 两个小球总是同时落地,说明在
5、任意时刻两球在同一高度,即 A 球的竖直分运动与 B 球完全相同,说明了平抛运动的竖直分运动是自由落体运动;故 A 项正确。2.(多选)(2018广安高一检测)图示为研究平抛运动的实验装置,实验时,让小球多次沿同一轨道运动,通过描点法画小球做平抛运动的轨迹,为了能较准确地描绘运动轨迹,下面列出了一些操作要求。你认为正确的是 ( )3A.斜槽的末端可以不水平B.斜槽轨道必须光滑且每次释放小球的位置必须不同C.每次必须从同一位置由静止开始释放小球D.要使描出的轨迹更好地反映真实运动,记录的点应适当多一些E.将球的位置记录在纸上后,取下纸,用直尺将点连成折线【解析】选 C、D。为了保证小球的初速度水
6、平,斜槽末端需水平,故 A 项错误;为了保证每次小球的初速度相等,让小球每次从斜槽的同一位置由静止释放,故 B 项错误,C 项正确;要使描出的轨迹更好地反映真实运动,记录的点应适当多一些,故 D 项正确;轨迹应该用平滑曲线连接,故 E 项错误。3.如图甲所示是“研究平抛物体运动”的实验装置图,图乙是利用该装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片,由照片可判断造成这种现象的原因是( )A.斜槽轨道太光滑 B.斜槽轨道末端不水平C.释放小球时速度不为 0 D.从不同位置释放小球【解析】选 B。由图可知小球离开水平轨迹末端时,向上抛出,形成了斜抛运动,说明小球的速度斜向上,原因只能是斜槽末端不水平,才会造成
7、斜抛运动,故选 B。4.(2018西安高一检测)做“研究平抛运动”的实验时,让小球多次沿同一轨道运动,通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹,为了探究影响平抛运动水平射程的因素,某同学通过改变抛出点的高度及初速度的方法做了 6 次实验,实验数据记录如表:序号抛出点的高度(m)水平初速度(m/s)水平射程(m)1 0.20 2 0.402 0.20 3 0.603 0.45 2 0.604 0.45 4 1.205 0.80 2 0.8046 0.80 6 2.40以下探究方案符合控制变量法的是 ( )A.若探究水平射程与高度的关系,可用表中序号为 1、3、5 的实验数据B.若探究水平射程与高度的关
8、系,可用表中序号为 2、4、6 的实验数据C.若探究水平射程与初速度的关系,可用表中序号为 1、3、5 的实验数据D.若探究水平射程与初速度的关系,可用表中序号为 2、4、6 的实验数据【解析】选 A。探究影响平抛运动水平射程的因素时,若探究水平射程和高度的关系,应保持初速度不变,若探究水平射程和初速度的关系,应保持高度不变。所以探究水平射程与高度的关系,可用表中序号 1、3、5 的实验数据。探究水平射程和初速度的关系,可选用表中序号 3、4 的实验数据,故 A 项正确,B、C、D 项错误。5.某同学学完平抛运动后想通过实验来验证平抛运动的水平分运动是否为匀速直线运动,实验装置如图所示,两个完
9、全相同的斜轨道固定在同一个铁架台上,其末端水平且位于同一竖直线上,在下面的轨道末端再接一个等高的水平轨道。该同学让两个完全相同的小铁块 A和 B 分别从上下两个斜轨道顶端同时由静止开始下滑,他设想两个铁块应该在水平轨道上的某位置相遇。(1)实际操作时,A 还没到达水平轨道上 B 就停止运动了,这主要是水平轨道对 B 的动摩擦因数太_(选填“大”或“小”)造成的。 (2)该同学尽量减弱(1)中带来影响的因素,但是 A 掉落在水平轨道上时总在 B 的前方,其他同学给他提出了进一步的改进意见,你认为对该同学的实验有帮助的是_。 A.把上面的斜轨道再升高一点B.让 A 滑块下滑的初始位置低一点C.让
10、B 滑块提前下滑D.把两个滑块换成两个同样的铁球【解析】(1)实际操作时,A 还没到达水平轨道上 B 就停止运动了,这主要是轨道对 B 有较大的摩擦阻力,因此轨道的动摩擦因数太大。(2)选 D。该同学让两个完全相同的小铁块 A 和 B 分别从上下两个斜轨道顶端同时由静止开始下滑,但是 A 掉落在水平轨道上时总在 B 的前方,说明 B 在滑动时,受到较大的摩擦阻力。5不论把上面的斜轨道再升高一点,还是让 A 滑块下滑的初始位置低一点,都不能改变此现象,故 A、B 项错误;让 B 滑块提前下滑,违背实验的本意,故 C 项错误;把两个滑块换成两个同样的铁球,从而使其受到的摩擦阻力变小,故 D 项正确
11、。答案:(1)大 (2)D6.(2018银川高一检测)根据运动的合成与分解,平抛运动可以分解为水平方向的_运动和竖直方向的_运动。某小球做平抛运动,通过 P 点时的速度沿如图所示的虚线方向,大小为 10 m/s。请用作图法画出小球在 P 点的水平分速度 vx和竖直分速度 vy的图示。(图中的 x 轴为水平方向,y 轴为竖直方向)求得:v x=_m/s,vy=_ m/s。 【解析】平抛运动只受重力,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做自由落体运动,根据矢量作图的图示法作出合速度和两个分速度,如图所示。答案:匀速直线 自由落体 7.2 7.0【补偿训练】在实验操作前应该对实验进行适当的分析。研究平抛
12、运动的实验装置如图所示。小球每次都从斜槽的同一位置无初速度释放,并从斜槽末端水平飞出。改变水平板的高度,就改变了小球在板上落点的位置,从而可描绘出小球的运动轨迹。某同学设想小球先后三次做平抛,将水平板依次放在如图 1、2、3 的位置,且 1 与 2 的间距等于 2 与 3 的间距。若三次实验中,小球从抛出点到落点的水平位移依次为 x1、x 2、x 3,经历的时间依次为 t1、t 2、t 3,忽略空气阻力的影响,下面分析正确的是 ( )6A.x2-x1=x3-x2,t2-t1=t3-t2B.x2-x1x3-x2,t2-t1x3-x2,t2-t1t3-t2D.x2-x1t3-t2,水平方向上做匀速
13、直线运动,则水平方向上经过 1、2 时的水平位移大于经过 2、3 时的水平位移,即 x2-x1x3-x2,故 C 项正确,A、B、D 项错误。7.(2018郑州高一检测)某研究性学习小组探究平抛运动的规律。他们在水平桌面上用练习本做成一个斜面,使一个钢球(可视为质点)从斜面上某一位置滚下。用数码相机拍摄钢球从桌面水平飞出后做平抛运动的几张连续照片。然后用方格纸做背景,根据照片上小球的位置在方格纸上画出小球的平抛运动轨迹。已知所用的数码相机每秒钟拍摄 10 帧照片。方格纸每小格边长 5 cm,重力加速度 g 取 10 m/s2。试回答下列问题: (1)小钢球由 A 到 B 时间为_。 (2)如图
14、是该组同学得到的小球在空中运动的三张连续照片的局部图,由图可判断小球做平抛运动时在水平方向上做的是_运动。 (3)由图可以计算出小球离开桌边时的初速度大小为_m/s。 (4)小钢球经过 B 点的速度大小为_m/s。 【解析】(1)数码相机每秒钟拍摄 10 帧照片,则 T= s=0.1 s,即小钢球由 A 到 B 时间为0.1 s。(2)因为相等时间内的水平位移相等,知平抛运动在水平方向上做匀速直线运动。(3)小球离开桌边时的初速度大小为:7v0= = m/s=1 m/s。20.050.1(4)根据匀变速直线运动中,时间中点的瞬时速度等于该过程的平均速度,在 B 点有:vBy= = m/s=2
15、m/s,20.0580.2则 B 点速度为:vB= = m/s= m/s。20+212+22 5答案:(1)0.1 s (2)匀速直线 (3)1 (4) 5【补偿训练】1.(2018黄山高一检测)某同学利用图示装置测量小球平抛运动的初速度。其中斜槽固定在桌面上,一平整木板表面钉上白纸和复写纸,竖直立于斜槽右侧的水平地面上。进行如下操作:将斜槽轨道的末端调至水平。小球从挡板处静止释放,撞到木板后在白纸上留下痕迹 A。将木板依次向右平移距离 x,重复上述操作留下痕迹 B、C。测得距离 x=10.00 cm,A、B 间距离 y1=5.02 cm,B、C 间距离 y2=14.82 cm。(g 取 9.
16、8 m/s2)(1)保证斜槽末端水平的目的是_。 (2)小球初速度的大小为_m/s。 【解析】(1)保证斜槽末端水平的目的是保证小球每次做平抛运动。(2)在竖直方向上,根据 y2-y1=gT2得,T= = s=0.1 s,则小球的初速度 v0=2-1 (14.82-5.02)10-29.88= m/s=0.10.11.00 m/s。答案:(1)保证小球每次做平抛运动 (2)1.002.可以利用 DIS 传感器和计算机研究平抛运动规律,装置如图甲所示,A 为带有发射器的小球,B 为接收器。利用该装置可测出平抛运动的小球在不同时刻的速率 v。图乙是某同学用质量 m=0.05 kg 的小球做实验时,
17、将测得数据作出 v2-t2图线,由图可求得(重力加速度 g 取10 m/s2)( )A.横轴读数为 0.04 时,纵坐标值应是 13B.小球的初速度大小为 9 m/sC.横轴读数为 0.16 时,小球与抛出点的位移大小为 m2D.横轴读数为 0.16 时,小球的速度与竖直方向夹角的正切值为45【解析】选 A。设初速度为 v0,任意时刻的速度为 v,由乙图可知:v 2= +g2t2,当 t=0,解得:v 0= m/s=3 m/s;把 t2=0.04 代入解得:v 2= +g2t2=(9+1020.04)m2s-2=13 m2s-2,故 A 项正确,B 项错误;横轴读数为 0.16 时,即 t=0.4 s 时,水平位移为 x=v0t=1.2 m,竖直位移为 y= gt2= 100.42 m=0.8 m,故位移为 X= =12 12 2+2m=1.22+0.82m,故 C 项错误。横轴读数为 0.16 时,即 t=0.4 s,设速度与竖直方向的夹角为 ,则tan = = = ,故 D 项错误。034
