2025優(yōu)化設(shè)計(jì)一輪第5講　實(shí)驗(yàn) 探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)

第5講實(shí)驗(yàn):探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)1.用如圖甲、乙所示的兩種裝置來分析平拋運(yùn)動(dòng)。(1)圖甲中用小錘擊打彈性金屬片C,球A沿水平方向飛出后做平拋運(yùn)動(dòng),與此同時(shí),與球A相同的球B被松開做自由落體運(yùn)動(dòng);改變實(shí)驗(yàn)裝置離地面的高度,多次實(shí)驗(yàn),兩球總是(選填“同時(shí)”“A先B后”或“B先A后”)落地,這說明做平拋運(yùn)動(dòng)的球A在豎直方向上做(選填“自由落體運(yùn)動(dòng)”或“豎直下拋運(yùn)動(dòng)”)。

(2)圖乙中,M、N是兩個(gè)完全相同的軌道,軌道末端都與水平方向相切,其中,軌道N的末端與光滑水平面相切,軌道M通過支架固定在軌道N的正上方。將小鐵球P、Q分別吸在電磁鐵C、D上,同時(shí)切斷電源,使兩球以相同的初速度v0同時(shí)通過軌道M、N的末端,發(fā)現(xiàn)兩球(選填“同時(shí)”或“先后”)到達(dá)E處,發(fā)生碰撞。改變軌道M在軌道N上方的高度,再進(jìn)行實(shí)驗(yàn),結(jié)果兩球也總是發(fā)生碰撞,這說明做平拋運(yùn)動(dòng)的P球在水平方向上的運(yùn)動(dòng)情況與Q球(選填“相同”或“不同”),為(選填“勻速直線運(yùn)動(dòng)”或“勻加速直線運(yùn)動(dòng)”)。

2.(2023浙江6月選考)在“探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)中(1)用圖甲裝置進(jìn)行探究,下列說法正確的是。

A.只能探究平拋運(yùn)動(dòng)水平分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)B.需改變小錘擊打的力度,多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)C.能同時(shí)探究平拋運(yùn)動(dòng)水平、豎直分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)(2)用圖乙裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),下列說法正確的是。

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(shí)必須每次等間距移動(dòng)C.小鋼球從斜槽M上同一位置由靜止?jié)L下(3)用圖丙裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),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(shí)的點(diǎn)跡。實(shí)驗(yàn)時(shí)豎直擋板初始位置緊靠斜槽末端,鋼球從斜槽上P點(diǎn)由靜止?jié)L下,撞擊擋板留下點(diǎn)跡0,將擋板依次水平向右移動(dòng)x,重復(fù)實(shí)驗(yàn),擋板上留下點(diǎn)跡1、2、3、4。以點(diǎn)跡0為坐標(biāo)原點(diǎn),豎直向下建立坐標(biāo)軸y,各點(diǎn)跡坐標(biāo)值分別為y1、y2、y3、y4。測(cè)得鋼球直徑為d,則鋼球平拋初速度v0為。

A.xB.xC.3D.43.某實(shí)驗(yàn)小組利用圖甲所示裝置測(cè)定平拋運(yùn)動(dòng)的初速度。把白紙和復(fù)寫紙疊放一起固定在豎直木板上,在桌面上固定一個(gè)斜面,斜面的底邊ab與桌子邊緣及木板均平行。每次改變木板和桌邊之間的距離,讓鋼球從斜面頂端同一位置滾下,通過碰撞復(fù)寫紙,在白紙上記錄鋼球的落點(diǎn)。甲(1)為了正確完成實(shí)驗(yàn),以下做法必要的是。

A.實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)保持桌面水平B.每次應(yīng)使鋼球從靜止開始釋放C.使斜面的底邊ab與桌邊重合D.選擇對(duì)鋼球摩擦力盡可能小的斜面(2)實(shí)驗(yàn)小組每次將木板向遠(yuǎn)離桌子的方向移動(dòng)0.2m,在白紙上記錄了鋼球的4個(gè)落點(diǎn),相鄰兩點(diǎn)之間的距離依次為15.0cm、25.0cm、35.0cm,示意圖如圖乙所示。重力加速度g取10m/s2,鋼球平拋的初速度為m/s。

乙(3)圖甲裝置中,木板上懸掛一條鉛垂線,其作用是。

4.(2021全國(guó)乙卷)某同學(xué)利用圖(a)所示裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。實(shí)驗(yàn)時(shí)該同學(xué)使用頻閃儀和照相機(jī)對(duì)做平拋運(yùn)動(dòng)的小球進(jìn)行拍攝,頻閃儀每隔0.05s發(fā)出一次閃光,某次拍攝后得到的照片如圖(b)所示(圖中未包括小球剛離開軌道的影像)。圖中的背景是放在豎直平面內(nèi)的帶有方格的紙板,紙板與小球軌跡所在平面平行,其上每個(gè)方格的邊長(zhǎng)為5cm。該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的小球影像的高度差已經(jīng)在圖(b)中標(biāo)出。圖(a)圖(b)完成下列填空:(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)(1)小球運(yùn)動(dòng)到圖(b)中位置A時(shí),其速度的水平分量大小為m/s,豎直分量大小為m/s。

(2)根據(jù)圖(b)中數(shù)據(jù)可得,當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊拇笮閙/s2。

5.圖甲是研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置圖。(1)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置反復(fù)調(diào)節(jié),直到斜槽末端切線。每次讓小球從同一位置由靜止釋放,是為了每次平拋。

(2)圖乙是正確實(shí)驗(yàn)取得的數(shù)據(jù),其中O為拋出點(diǎn),則此小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為m/s。(g取9.8m/s2)

(3)在另一次實(shí)驗(yàn)中將白紙換成方格紙,每小格的邊長(zhǎng)L=5cm,通過實(shí)驗(yàn)記錄了小球在運(yùn)動(dòng)途中的三個(gè)位置,如圖丙所示,則該小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為m/s,B點(diǎn)的豎直分速度為m/s。(g取10m/s2)

6.(2023浙江十校聯(lián)考)圖甲是研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置,圖乙是小球做平拋運(yùn)動(dòng)的部分頻閃照片。(1)以下是關(guān)于本實(shí)驗(yàn)的一些做法,其中合理的選項(xiàng)有。

A.小球運(yùn)動(dòng)時(shí)不應(yīng)與背板上的坐標(biāo)紙相接觸B.斜槽軌道必須選用光滑的C.斜槽軌道末端切線須調(diào)整水平(2)圖乙的頻閃照片上總共記錄了小球平拋運(yùn)動(dòng)過程中的五個(gè)位置,照片中位置a~c之間的距離以及c~e之間的距離如下表所示。已知實(shí)際距離為照片距離的10倍。運(yùn)動(dòng)過程不計(jì)空氣阻力,g取10m/s2。兩位置之間距離位置a~c位置c~e水平距離0.5cm0.5cm豎直距離1.5cm2.5cma點(diǎn)(選填“是”或“不是”)平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)。頻閃照相機(jī)的閃光周期是s,小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度是m/s。

參考答案第5講實(shí)驗(yàn):探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)1.答案(1)同時(shí)自由落體運(yùn)動(dòng)(2)同時(shí)相同勻速直線運(yùn)動(dòng)解析(1)與球A相同的球B被松開做自由落體運(yùn)動(dòng),改變實(shí)驗(yàn)裝置離地面的高度,多次實(shí)驗(yàn),兩球總是同時(shí)落地,說明做平拋運(yùn)動(dòng)的球A在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)情況與球B相同,為自由落體運(yùn)動(dòng)。(2)兩球以相同的初速度v0同時(shí)通過軌道M、N的末端,發(fā)現(xiàn)兩球同時(shí)到達(dá)E處,發(fā)生碰撞。改變軌道M在軌道N上方的高度,再進(jìn)行實(shí)驗(yàn),結(jié)果兩球也總是發(fā)生碰撞,這說明做平拋運(yùn)動(dòng)的P球在水平方向上的運(yùn)動(dòng)情況與Q球相同,為勻速直線運(yùn)動(dòng)。2.答案(1)B(2)C(3)D解析(1)兩球同時(shí)落地,只能探究平拋運(yùn)動(dòng)的豎直分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)時(shí),需要改變小錘擊打的力度,多次重復(fù)實(shí)驗(yàn),選項(xiàng)B正確。(2)研究平拋運(yùn)動(dòng),斜槽末端必須水平,但軌道沒必要光滑,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;描繪平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡,沒必要將擋板N等間距移動(dòng),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;為了保證平拋運(yùn)動(dòng)的初速度一定,小鋼球從斜槽M上同一位置由靜止?jié)L下,選項(xiàng)C正確。(3)鋼球拋出的水平距離x-d2=v0t,y1=12gt2,故v0=x-d2g2y1,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;鋼球拋出的水平距離4x-d2=v0t',y4=12gt'2,3.答案(1)AB(2)2(3)方便調(diào)整木板保持在豎直平面上解析(1)實(shí)驗(yàn)過程中要保證鋼球水平拋出,所以要保持桌面水平,故A正確;為保證鋼球拋出時(shí)速度相同,每次應(yīng)使鋼球從同一位置由靜止釋放,故B正確;實(shí)驗(yàn)只要每次鋼球拋出時(shí)速度相同即可,斜面底邊ab與桌面是否重合和鋼球與斜面間的摩擦力大小無影響,故C、D錯(cuò)誤。(2)每次將木板向遠(yuǎn)離桌子的方向移動(dòng)0.2m,則在白紙上記錄的鋼球相鄰兩個(gè)落點(diǎn)的時(shí)間間隔相等,鋼球拋出后在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng),根據(jù)Δx=gT2可知相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔為T=25.0-15.0×10-210s=0.1s,鋼球在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)(3)懸掛鉛垂線的目的是方便調(diào)整木板保持在豎直平面上。4.答案(1)1.02.0(2)9.7解析本題考查利用平拋運(yùn)動(dòng)測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?意在考查實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?1)當(dāng)小球落到A處時(shí),在水平方向上,vAx=xT=2×5×10-22×0.05m/s=1.0m/s;在豎直方向上,根據(jù)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于整段的平均速度得(2)設(shè)豎直方向的位移依次為y1、y2、y3、y4,根據(jù)逐差法得g=(y3+y4)-(y15.答案(1)水平初速度相同(2)1.6(3)1.52解析(1)為了保證小球水平飛出,實(shí)驗(yàn)前應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置反復(fù)調(diào)節(jié),直到斜槽末端切線水平;每次讓小球從同一位置由靜止釋放,是為了每次平拋的初速度相同。(2)由于O為拋出點(diǎn),所以根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律有x=v0t,y=12gt2,聯(lián)立可得v0=xg2y=0.32×9.82×0.196(3)由圖可知,小球由A→B和由B→C所用的時(shí)間相等,豎直方向有Δy=gT2,可得T=Δyg=2Lg=2×0.0510s=0.1s,根據(jù)x=3L=v0T,解得該小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為v0=3LT=3×0.050.1m/s=16.答案(1)AC(2)不是0.050.5解析(1)為了減小誤差,小球運(yùn)動(dòng)時(shí)不應(yīng)與背板上的坐標(biāo)紙相接觸,故A正確;斜槽軌道是否光滑,不影響小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度是否相同,斜槽軌道不需要光滑,故B錯(cuò)誤;為了保持小球拋出后做平拋運(yùn)動(dòng),斜槽軌道末端切線須調(diào)整水