备战2020年高考物理实验专题复习《探究平抛运动的特点》(解析版)

《探究平抛运动的特点》
一、实验题
1.某同学用图示装置研究平抛运动及其特点，他的实
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。

他观察到的现象是：小球A、B______填“同时”
或“不同时”落地；
让A、B球恢复初始状态，用较大的力敲击弹性
金属片，A球在空中运动的时间将______填“变
长”、“不变”或“变短”；
上述现象说明：平抛运动的时间与______大小无关，平抛运动的竖直分运动是______运动。

2.图甲所示是研究平抛物体运动的实验装置图，乙是实验后在白纸上作的图．
安装斜槽轨道时要注意________________________________
实验过程需要多次释放小球使它沿斜槽轨道滚下才能描出小球作平抛运动的轨迹，每次释放小球时应使小球________________ ，目的是____________________。

为平抛运动起点，计算小球作平抛运动的初速度的公式是________，根据乙图给出的数据，计算出小球平抛的初速度
________
3.在“研究平抛物体的运动”的实验中，
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______
某同学只记录了A、B、C三点，各点的坐标如图
所示，则物体运动的初速度为______，初始位置的坐标为______单位为cm，
4.做研究平抛运动实验时，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，将你认为正确的选项前面的
字母填在横线上：______．
A.通过调节使斜槽的末端保持水平
B.每次释放小球的位置必须不同
C.每次必须由静止释放小球
D.用铅笔记录小球位置时，每次必须严格地等距离下降
E.小球运动时不应与木板上的白纸或方格纸相触
F.将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线
如图所示为一小球做平抛运动的闪光照相照片的一部分，图中背景方格的边长均为5cm，如果取，那么：
照相机的闪光频率是______Hz；
小球运动中水平分速度的大小是______；
小球经过B点时的速度大小是______．
5.在“研究平抛运动”实验中：
图1是横档条卡住平抛小球，用铅笔标注小球最高点，确定平抛运动轨迹的方法，坐标原点应选小球在斜槽末端点时的______ ．
A.球心球的上端球的下端
在此实验中，下列说法正确的是______ 多选．
A.斜槽轨道必须光滑
B.记录的点应适当多一些
C.用光滑曲线把所有的点连接起来
D.y轴的方向根据重锤线确定．
图2是利用图1装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片，由照片可以判断实验操作错误的是______ ．
A.释放小球的初速度不为0
B.释放小球的初始位置不同
C.斜槽末端切线不平．
如图3所示是利用稳定的细水柱显示平抛运动轨迹的装置，其中正确的是______ ．
6.用如图1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。

下列实验条件必须满足的有______。

A.斜槽轨道光滑斜槽轨道末段水平
C.挡板高度等间距变化每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球
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______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”轴与重锤线平行。

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
距分别是和，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。

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
伽利略曾研究过平抛运动，他推断：从同一炮台水平发射的炮弹，如果不受空气阻力，不论它们能射多远，在空中飞行的时间都一样。

这实际上揭示了平抛物体______。

A.在水平方向上做匀速直线运动
B.在竖直方向上做自由落体运动
C.在下落过程中机械能守恒
牛顿设想，把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落地点就一次比一次远，如果速度足够大，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星。

同样是受地球引力，随着抛出速度增大，物体会从做平抛运动逐渐变为做圆周运动，请分析原因。

7.图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图。

实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端______。

每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛______。

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______。

在另一次实验中将白纸换成方格纸，每小格的边长，通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图丙所示，B点的竖直分速度为______。

8.在用频闪照相法“研究平抛运动”的实验中，已知所用的数码相机拍摄照片，方格
纸的每一小格的边长为5cm，取重力加速度试探究下列问题：由图可以计算出小球初速度大小为______．
由图可计算出小球运动到B点的速度大小______．
9.为了进一步探究物体做平抛运动的规律，设计了如图甲所示的实验装置，以抛
出点O点为坐标原点，实验中在坐标纸上建立好直角坐标系xOy，依次下移水平挡板的位置，分别得到小球在挡板上的落点，并在坐标方格纸上标出相应的点迹，再用平滑曲线将方格纸上的点迹连接起来。

有关实验的一些操作，下列说法正确的有_____________；
A.每次必须由静止释放小球
B.每次释放小球的位置可以不同
C.斜槽轨道必须光滑
D.斜槽轨道末端可以不水平
E.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
在研究平抛物体运动的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边
长为L，重力加速度为g。

若小球在平抛运动图中的几个位置如图乙中的a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度的计算式为__________________，小球在a点的速度_______________。

用已知量L、g表示
10.某物理实验小组采用如图甲所示的装置研究平抛运动。

安装实验装置的过程中，斜槽末端的切线必须是水平的，这样做的目的是______
A.保证小球飞出时，速度既不太大，也不太小
B.保证小球飞出时，初速度水平
C.保证小球在空中运动的时间每次都相等
D.保证小球运动的轨迹是一条抛物线
某同学每次都将小球从斜槽的同一位置无初速释放，并从斜槽末端水平飞出。

改变水平挡板的高度，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乙1、2、3的位置，且l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、、，忽略空气阻力的影响，下面分析正确的是______。

A.B .C .D .无法判断
另一同学通过正确的实验步骤及操作，在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹。

部分运动轨迹如图丙所示。

图中水平方向与竖直方向每小格的长度均为L，、和是轨迹图线上的3个点，和、和之间的水平距离相等。

重力加速度为g。

可求出小球从运动到所用的时间为______，小球抛出时的水平速度为______。

11.小芳和小强两位同学采用了不同的实验方案来研究平抛运动．
小芳同学利用如图甲所示的装置进行实验．下列说法正确的是______．
A.应使小球每次从斜槽上同一位置由静止释放
B.斜槽轨道必须光滑
C.斜槽轨道的末端必须保持水平
D.本实验必需的器材还有刻度尺和秒表
小强同学利用频闪照相的方式研究平抛运动．图乙是在每小格的边长为5cm的背景下拍摄的频闪照片，不计空气阻力，取重力加速度则照相机两次闪光的时间间隔______s，小球被抛出时的水平速度______．
12.如图1是“研究平抛物体运动”的实验装置图，通过描点画出平抛小球的运动轨迹．
以下是实验过程中的一些做法，其中合理的有______．
A.安装斜槽轨道，使其末端保持水平
B.每次小球释放的初始位置可以任意选择
C.每次小球应从同一高度由静止释放
D.为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接
实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点O为坐标原点，测量它们的水平坐标x和竖直坐标y，图2中图象能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是______．
某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹，实验中只记录了竖直线没有记录平抛的起点，在竖直线上取某点记为O，过O的水平线为X轴，在轨迹上任取三点A、B、C，测A、B和C点竖直坐标为、为、为，
A、B两点水平坐标为和则平抛小球的初速度为______ ，小球
在C点的速度为______ 结果可以用根式表示，g取
13.如图所示是“研究平抛物体运动”的实验装置图，通过描点画出平抛小球的运动轨
迹。

以下是实验过程中的一些做法，其中合理的是______。

A.安装斜槽轨道，使其末端保持水平
B.每次小球释放的初始位置可以任意选择
C.每次小球应从同一高度由静止释放
D.为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接
实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点O为坐标原点，测量它们的水平坐标x和竖直坐标y，图2中图象能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是______。

图3是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹，O为平抛的起点，在轨迹上任取三点A、B、C，测得A、B两点竖直坐标为，为，A、B两点水平间距为40cm，则平抛小球的初速度为______，若C点的竖直坐标为，则小球在C点的速度为______结果保留两位有效数字，g取。

14.某同学在“探究平抛运动的规律”的实验中，先采用图甲所示装置，用小锤打
击弹性金属片，金属片把球A沿水平方向弹出，同时B球被松开，自由下落，观察到两球同时落地，改变小捶打击的力度，即改变球A被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明______．
后来，他又用图乙所示装置做实验，两个相同的弧形轨道M，N，分别用于发射小铁球P，Q，其中M的末端是水平的，N的末端与光滑的水平板相切；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，从而保证小球P、Q在轨道出口处的水平初速度相等．现将小球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两小球能以相同的初速度同时分别从轨道M、N的下端射出．实验可观察到的现象应该是两小球______选填“一定”、“可能”、“一定不”会碰撞，仅将弧形轨道M整体上移距离保持不变，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明______．
15.某同学在学习平抛运动时进行以下的实验：
实验一：如图1所示，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做同样的试验，发现位于同一高度的A、B总是同时落地．该实验说明了A球在离开轨道后．
A.在水平方向上的分运动是匀速直线运动
B.在水平方向上的分运动是匀加速直线运动
C.在竖直方向上的分运动是自由落体运动
D.在竖直方向上的分运动是匀速直线运动
实验二：用如图2的实验装置研究小球平抛运动，每次将小球从弧型轨道同一位置静止释放，并逐渐改变斜面与水平地面之间的夹角，获得不同的水平射程x，最后作出了如图3所示的图象，．
由图3可知，小球在斜面顶端水平抛出时的初速度______实验中发现超过后，小球将不会掉落在斜面上，则斜面的长度为______
答案和解析
1.【答案】同时不变初速度自由落体
【解析】解：小锤轻击弹性金属片时，A球做抛运动，同时B球做自由落体运动。

通过实验可以观察到它们同时落地；
用较大的力敲击弹性金属片，则被抛出初速度变大，但竖直方向运动不受影响，因此运动时间仍不变；
上述现象说明：平抛运动的时间与初速度大小无关，且可以证明平抛运动在竖直方向上做自由落体运动。

故答案为：相同；不变；初速度，自由落体。

本实验是研究平抛运动竖直方向分运动的实验。

小锤轻击弹性金属片后，A球做平抛运动，同时B球做自由落体运动。

通过实验可以观察到它们同时落地，所以可以证明平抛运动在竖直方向上做自由落体运动。

本实验是研究平抛运动竖直方向做自由落体运动的实验，通过观察两球落地的时间，证明平抛运动竖直方向上的运动与自由落体相同，难度不大。

2.【答案】斜槽末端水平；从同一位置静止滚下；保证每次具有相同的初速度；
；。

【解析】【分析】
本题不但考查了研究平抛运动的实验，还考查了平抛运动规律的应用，是一道考查基础知识的好题目。

在实验中要画出平抛运动轨迹，必须确保小球做的是平抛运动，所以斜槽轨道末端一定要水平；
要画出轨迹必须让小球在同一位置多次释放，才能在坐标纸上找到一些点．然后将这些点平滑连接起来，就能描绘出平抛运动轨迹；
点为平抛的起点，水平方向匀速，竖直方向自由落体，据此可正确求解。

【解答】
该实验成功的关键是，确保小球做平抛运动，因此只有斜槽的末端保持水平，小球才具有水平初速度，其运动才是平抛运动。

只有每次小球平抛的初速度相同，其轨迹才能相同，才能在坐标纸上找到一些点，每次在同一位置由静止释放小球，是为了使小球有相同的水平初速度．
故答案为：从同一位置静止滚下；保证每次具有相同的初速度。

由于O点是抛出点，取，，有：
联立解得：，。

故答案为：
斜槽末端水平；从同一位置静止滚下；保证每次具有相同的初速度；；。

3.【答案】水平初速度相同 1
【解析】解：实验前应调节斜槽使斜槽末端切线水平．每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛初速度相同．
由图示可知，在竖直方向：，
小球在竖直方向做自由落体运动，由匀变速直线运动的推论可知：，时间：
，
小球的初速度：；
由于小球在竖直方向上做匀加速直线运动，小球在B点的竖直分速度大小等于在AC段竖直方向平均速度的大小．，
设小球从抛出点O到B点历时为，有：s，
小球从抛出点O到A点历时：s，
因此，cm，
，
故O点坐标值为cm，．
故答案为：水平；初速度相同；；．
实验前应调节斜槽使其末端切线水平，小球要从斜槽的同一位置由静止释放，使小球做平抛运动的初速度相等．
在竖直方向应用匀变速直线运动的推论求出时间间隔，在水平方向应用匀速运动规律求出初速度；然后应用平抛运动规律求出初始位置坐标．
解决本题的关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，抓住等时性，结合运动学公式和推论灵活求解．
4.【答案】ACE10
【解析】解：、为了保证小球的初速度水平，斜槽末端应保持水平，故A正确．B、为了保证小球每次平抛运动的初速度大小相等，应让小球每次从斜槽的同一位置由静止释放，故B错误，C正确．
D、用铅笔记录小球位置时，每次不需要严格地等距离下降，故D错误．
E、小球平抛运动在竖直平面内，不能与木板上的白纸接触，防止摩擦使运动轨迹发生变化，故E正确．
F、将球的位置记录在纸上后，取下纸，用平滑曲线连接，故F错误．
故选：ACE．
在竖直方向上，根据得，相等的时间间隔
，则闪光的频率．
小球运动的水平分速度．
点的竖直分速度，根据平行四边形定则知，B点的速度．．
故答案为：，，，．
根据实验的原理以及操作中的注意事项确定正确的操作步骤．
根据竖直方向上连续相等时间内的位移之差是一恒量求出相等的时间间隔，从而得出闪光的频率．根据水平位移和时间间隔求出水平分速度，根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B点的竖直分速度，结合平行四边形定则求出B点的速度．解决本题的关键知道实验的原理以及注意事项，掌握平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式和推论灵活求解，难度不大．
5.【答案】A；BCD；C；B
【解析】解：确定平抛运动轨迹的方法，坐标原点应选小球在斜槽末端点时的球心，故选：A．
A、实验过程中，斜槽不一定光滑，只要能够保证从同一位置静止释放，即使轨道粗糙，摩擦力做功是相同的，离开斜槽末端的速度就是一样的，故A错误．
B、记录点适当多一些，能够保证描点光滑，故BC正确．
D、Y轴必须是竖直方向，即用铅垂线，故D正确．
故选：BCD．
由图可知斜槽末端不水平，才会造成斜抛运动，故选：C．
竖直管内与大气相通，为外界大气压强，竖直管在水面下保证竖直管上出口处的压强为大气压强．因而另一出水管的上端口处压强与竖直管上出口处的压强有恒定的压强差，保证另一出水管出水压强恒定，从而水速度恒定．如果竖直管上出口在水面上，则水面上为恒定大气压强，因而随水面下降，出水管上口压强降低，出水速度减小．
故选：B．
故答案为：，BCD，，．
根据实验的原理以及操作中的注意事项确定正确的操作步骤．
抓住轨迹初始位置斜向上分析实验操作错误的原因．
竖直管内与大气相通，为外界大气压强，竖直管在水面下保证竖直管上出口处的压强为大气压强．
解决本题的关键知道探究平抛运动规律的原理，以及掌握研究平抛运动的方法，对于图3，能够通过压强的知识分析获得稳定流速的方法．
6.【答案】
、球心需要、大于
物体初速度较小时，运动范围很小，引力可以看作恒力--重力，做平抛运动；随着物体初速度增大，运动范围变大，引力不再看作恒力；当物体初速度达到第一宇宙速度时，
做圆周运动而成为地球卫星。

【解析】解：、为了能画出平抛运动轨迹，首先保证小球做的是平抛运动，所以斜槽轨道不一定要光滑，但必须是水平的。

同时要让小球总是从同一位置无初速度释放，这样才能找到同一运动轨迹上的几个点；故A错误BD正确；
C、档板只要能记录下小球下落在不同高度时的不同的位置即可，不需要等间距变化；故C错误；
、小球在运动中记录下的是其球心的位置，故抛出点也应是小球静止时静心的位置；故应以球心在白纸上的位置为原点；小球在竖直方向为自由落体运动，故y轴必须保证与重锤线平行；
b、如果A点是抛出点，则在竖直方向上为初速度为零的匀加速直线运动，则AB和BC 的竖直间距之比为1：3；但由于A点不是抛出点，故在A点已经具有竖直分速度，故竖直间距之比大于1：3；
由于两段水平距离相等，故时间相等，根据可知，则初速度；
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，此方案是可行的；
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，此方案是可行的；
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，由于铅笔和纸之间没有压力，故不会形成运动轨迹，故C不可行；
故选：C；
伽利略说明了小球由同一高度下落时的等时性，故只能说明小球在竖直方向为自由落体运动，无法说明水平方向上的匀速直线运动和是否机械能守恒；
物体初速度较小时，运动范围很小，引力可以看作恒力--重力，做平抛运动；随着物体初速度增大，运动范围变大，引力不再看作恒力；当物体初速度达到第一宇宙速度时，做圆周运动而成为地球卫星。

故答案为：；、球心；需要；b、大于；；；；物体初
速度较小时，运动范围很小，引力可以看作恒力--重力，做平抛运动；随着物体初速度增大，运动范围变大，引力不再看作恒力；当物体初速度达到第一宇宙速度时，做圆周运动而成为地球卫星。

根据实验的原理以及操作中的注意事项确定正确的操作步骤。

明确实验原理，知道应记录球心位置；根据位移时间公式求出抛出到A、B两点的时间，从而得出时间差，结合水平位移求出平抛运动的初速度；
根据实验中给否准确记录下小球的轨迹进行分析，从而确定能否可行；
根据伽利略说明的现象明确其能说明的问题；
根据地球的特点、人造卫星的性质以及平抛运动的性质进行分析，从而明确由平抛变成圆周运动的原因。

解决本题的关键知道实验的原理以及注意事项，知道平抛运动在水平方向和竖直方向上
的运动规律，结合运动学公式灵活求解；明确地球是球形，只有在水平速度较小高度较小时，地面可视为水平，此种情况下可以视为小球做平抛运动。

7.【答案】切线水平初速度相同 2
【解析】解：平抛运动的初速度一定要水平，因此为了获得水平的初速度安装斜槽轨道时要注意槽口末端要水平，为了保证小球每次平抛的轨迹都是相同的，这就要求小球平抛的初速度相同，因此在操作中要求每次小球能从同一位置静止释放。

由于O为抛出点，所以根据平抛运动规律有：
将，，代入解得：。

由图可知，物体由和由所用的时间相等，且有：
，由图可知，代入解得，
，将，代入解得：，
竖直方向自由落体运动，根据匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度有：。

故答案为：切线水平、初速度相同；。

平抛运动的初速度一定要水平，因此为了获得水平的初速度安装斜槽轨道时要注意槽口末端要水平；同时为了保证小球每次平抛的轨迹都是相同的，要求小球平抛的初速度相同；
点为平抛的起点，水平方向匀速，竖直方向自由落体，据此可正
确求解；
根据竖直方向运动特点，求出物体运动时间，然后利用水平方向物体做匀速运动，可以求出其水平速度大小，利用匀变速直线运动的推论可以求出B点的竖直分速度大小。

本题不但考查了平抛运动的规律，还灵活运用了匀速运动和匀变速运动的规律，是一道考查基础知识的好题目。

8.【答案】1
【解析】解：在竖直方向：，时间：，小球的初速度大小：；
点竖直分速度：，
小球经过B点的速度：；
故答案为：；．
小球做平抛运动，在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做自由落体运动，应用匀变。