2024年高考物理總復(fù)習(xí)實驗 探究平拋運動的特點

核心素養(yǎng)測評?專題強化練?實驗搶分專練

實驗搶分專練（五）探究平拋運動的特點（25分鐘25分）

1.12023?長郡中學(xué)模擬］（7分）在農(nóng)田旁離地一定高度架有一水管，管口水平，某同學(xué)根

據(jù)學(xué)到的平拋運動知識，只用一把卷尺，測量出水口單位時間內(nèi)流出的最大水量（單位是立

方米每秒），假設(shè)水從出水口沿水平方向均勻流出，已知重力加速度為g。步驟如下：

（1）如圖乙，關(guān)閉水閥，用卷尺測量出水龍頭的內(nèi)直徑。=42cm。

［解析］刻度尺讀數(shù)要估讀到分度值的下一位，所以。=4.50cm；

（2）如圖丙，測量水管上沿離地高度”，打開水管閥門且將其調(diào)到出水量最大，記下噴出水

最遠(yuǎn)的落地位置，關(guān)上閥門，測量出最遠(yuǎn)位置到出水口的水平距離小該同學(xué)測出”=

0.4m,L=2m,取重力加速度g=9.8m/s2,則水流速度。=7.0m/s。

［解析］由平拋運動的公式L=vt,H=^gt2

聯(lián)立可解出u=L島=7.0m/So

（3）可以推導(dǎo)出單位時間出水量表達(dá)式Q=方%（用字母。、L、H、g表不）o

2

［解析］排水量Q等于流速乘以管的橫截面積，公式如下。=95,5=11產(chǎn)=1To,

聯(lián)立可解出Q

2.［2023?湖南天壹名校聯(lián)考］（9分）頻閃照相是研究運動的常用手段，頻閃儀每隔相等時

間短暫閃光一次，照片上記錄了小球在各個時刻的位置。

（1）某同學(xué)做該實驗時事先沒確定豎直方向，如圖甲所示，已知2、B、C為相鄰的三個拍

照點，試幫助該同學(xué)確定豎直方向（y方向）：見解析。

［解析］連接2C線段取其中點。，然后連接0B兩點，0B兩點所在直線即為豎直方向。

（2）如圖乙是小球做平拋運動的頻閃照片，圖中小方格的邊長為5cm,那么小球平拋的初速

度大小為=2.5m/s,B點速度大小方=3.9m/s。（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字，g取

10m/s2）o

［解析］根據(jù)圖乙可知，相鄰點跡之間的水平距離相等，即相鄰點跡之間的時間間隔相等，根

據(jù)Ay=解得T=J'=17X5X10-\5x5xl。1s_0.1s,則小球平拋的初速度為%=

5x5；；?！猰/s=2.5m/s；結(jié)合上述可知，小球經(jīng)B點豎直分速度大小%>=空表含"一m/s=

3m/s,結(jié)合上述可知，B點速度大小外=lvo+vBy~3.9m/So

e

-

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三

三

三

三

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一

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_三

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=-一

三

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一

一

一

（1）在“探究平拋運動的特點”實驗中

①用圖1裝置進(jìn)行探究，下列說法正確的是旦。

A.只能探究平拋運動水平分運動的特點

B.需改變小錘擊打的力度，多次重復(fù)實驗

C.能同時探究平拋運動水平、豎直分運動的特點

［解析］用圖1裝置進(jìn)行探究，只能探究平拋運動豎直方向上的運動特點，為了保證小鋼球的水

平速度不同，需改變小錘擊打的力度，多次重復(fù)實驗，故B正確，A、C錯誤。

②用圖2裝置進(jìn)行實驗，下列說法正確的是C。

A.斜槽軌道M必須光滑且其末端水平

B.上下調(diào)節(jié)擋板N時必須每次等間距移動

C.小鋼球從斜槽M上同一位置靜止?jié)L下

［解析］用圖2裝置進(jìn)行實驗，則斜槽軌道不一定栗光滑，但末端要水平，故A錯誤；上下調(diào)節(jié)

擋板N時不需要保證等間距移動，故B錯誤；為了保證小鋼球的初速度相同，則需栗讓小鋼球

從斜槽M上同一位置靜止?jié)L下，故C正確。

③用圖3裝置進(jìn)行實驗，豎直擋板上附有復(fù)寫紙和白紙，可以記下鋼球撞擊擋板時的點跡。

實驗時豎直擋板初始位置緊靠斜槽末端，鋼球從斜槽上P點靜止?jié)L下，撞擊擋板留下點跡0,

將擋板依次水平向右移動》,重復(fù)實驗，擋板上留下點跡1、2、3、40以點跡0為坐標(biāo)原

點，豎直向下建立坐標(biāo)軸y,各點跡坐標(biāo)值分別為為、為、為、以。測得鋼球直徑為d,則鋼

球平拋初速度必為Do

［解析］根據(jù)平拋運動的特點可知:

2

在豎直方向上：y4-^gt

在水平方向上：4%—=vot

故正確，、、錯誤。

聯(lián)立解得：v0DABC

（2）如圖4所示，某同學(xué)把4B兩根不同的彈簧串接豎直懸掛，探究4、B彈簧彈力與伸長

量的關(guān)系。在B彈簧下端依次掛上質(zhì)量為m的鉤碼，靜止時指針?biāo)缚潭犬?dāng)、⑵的數(shù)據(jù)如表。

鉤碼個數(shù)012

xA/cm7.758.539.30

xB/cm16.4518.5220.60

鉤碼個數(shù)為1時，彈簧2的伸長量△馬=Q2icm,彈簧B的伸長量=L22cm,兩根彈簧彈性

勢能的增加量AEp+A%B）（選填”或“>”）。

［解析］彈簧2的伸長量可由刻度孫的變化得到，則=8.53cm-7.75cm=0.78cm。

彈簧B的伸長量等于刻度久B與刻度辦的差值，則

=18.52cm—16.45cm—0.78cm—1.29cm。

因為彈簧本身有重力，所以彈簧伸長后也有重力勢能的減小，根據(jù)能量守恒定律可知，兩根

彈簧彈性勢能的增加量AEp>7ng（A/+AxB）o

【加固訓(xùn)練】

1.［2022?福建選擇考］某實驗小組利用圖（a）所示裝置驗證小球平拋運動的特點，實驗時,

先將斜槽固定在貼有復(fù)寫紙和白紙的木板邊緣，調(diào)節(jié)槽口水平并使木板豎直；把小球放在槽

口處，用鉛筆記下小球在槽口時球心在木板上的水平投影點。，建立%。y坐標(biāo)系，然后從斜槽

上固定的位置釋放小球，小球落到擋板上并在白紙上留下印跡，上下調(diào)節(jié)擋板進(jìn)行多次實

驗，實驗結(jié)束后，測量各印跡中心點。1、劣、出…的坐標(biāo)，并填入表格中，計算對應(yīng)的/

值。

(b)

項目0102。3。5。6

y/cm2.956.529.2713.2016.6119.90

x/cm5.958.8110.7412.4914.0515.28

x2/cm235.477.6115.3156.0197.4233.5

（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖（b）給出的坐標(biāo)紙上補上3數(shù)據(jù)點，并繪制“y-圖線。

［答案］

y—的圖線如圖所示:

y/cm

［解析］根據(jù)表中數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描出。4數(shù)據(jù)點，并繪制“y-%2”圖線;

（2）由y-/圖線可知，小球下落的高度y,與水平距離的平方%2成線隹（選填“線性”或

“非線性”）關(guān)系，由此判斷小球下落的軌跡是拋物線。

［解析］由y—/圖線為一條傾斜的直線可知，小球下落的高度y與水平距離的平方％2成線性關(guān)

系；

（3）由y-%2圖線求得斜率上小球平拋運動的初速度表達(dá)式為%=￡（用斜率k和重力

加速度g表示）。

2

［解析］根據(jù)平拋運動規(guī)律可得式=y—^gt9解得丫=景%2

可知y—x2圖像的斜率為k9

2詔

解得小球平拋運動的初速度為%=且.

2k'

（4）該實驗得到的y--圖線常不經(jīng)過原點，可能的原因是小球的水平射出點未與。點重

合。

［解析］y—/圖線是一條直線，但常不經(jīng)過原點，說明實驗中測量的值偏大或偏小，這是小球

的水平射出點未與。點重合，位于坐標(biāo)原點。上方或下方所造成的。

(1)“研究平拋物體的運動”實驗的裝置如圖1所示，下列說法正確的是A、B

A.將斜槽的末端切線調(diào)成水平

B.將木板校準(zhǔn)到豎直方向，并使木板平面與小球下落的豎直平面平行

C.斜槽軌道必須光滑

D.每次釋放小球時的位置越高，實驗效果越好

［解析］實驗中必須保證小球做平拋運動，而平拋運動要求只有水平初速度且只受重力作用，

所以斜槽軌道必須要水平，至于是否光滑沒有影響，只要能拋出就行；為確保有相同的水平

初速度，所以栗求從同一位置無初速度釋放，并不是越高越好，故A、B正確，C、D錯誤。

(2)為了描出小球的運動軌跡，實驗應(yīng)有下列各個步驟：

A.以。為原點，畫出與y軸相垂直的水平軸》軸；

B.把事先做的有缺口的紙片用手按在豎直木板上，使由斜槽上滾下拋出的小球正好從紙片的

缺口中通過，用鉛筆在白紙上