第五章 3實驗：探究平拋運動的特點1.(實驗原理與操作)用如圖所示的裝置研究平拋運動。小錘打擊彈性金屬片，A球水平拋出，同時B球被松開，自由下落。關(guān)于該實驗，下列說法中不正確的是()A兩球同時落地B應(yīng)改變裝置的高度，多次實驗C實驗?zāi)苷f明A球在豎直方向上做自由落體運動D實驗?zāi)苷f明A球在水平方向上做勻速直線運動答案D解析根據(jù)裝置圖可以知道，兩球由相同高度同時運動，A做平拋運動，B做自由落體運動，因此將同時落地，所以A正確；要多次實驗，觀察現(xiàn)象，則應(yīng)改變裝置的高度，多次實驗，所以B正確；因為兩球同時落地，因此說明A、B在豎直方向運動規(guī)律是相同的，故根據(jù)實驗結(jié)果可以知道，平拋運動在豎直方向的分運動是自由落體運動，所以C正確，D錯誤。2(實驗原理與數(shù)據(jù)分析)為了探究平拋運動的規(guī)律，將小球A和B置于同一高度，在小球A做平拋運動的同時靜止釋放小球B。同學(xué)甲直接觀察兩小球是否同時落地，同學(xué)乙拍攝頻閃照片進行測量、分析。通過多次實驗()A只有同學(xué)甲能證明平拋運動在水平方向是勻速運動B兩位同學(xué)都能證明平拋運動在水平方向是勻速運動C只有同學(xué)甲能證明平拋運動在豎直方向是自由落體運動D兩位同學(xué)都能證明平拋運動在豎直方向是自由落體運動答案D解析在圖甲的實驗中，改變高度和平拋小球的初速度大小，發(fā)現(xiàn)兩球同時落地，說明平拋運動在豎直方向上做自由落體運動，不能得出水平方向上的運動規(guī)律。在圖乙的實驗中，通過頻閃照片，發(fā)現(xiàn)自由落體運動的小球與平拋運動的小球任何一個時刻都在同一水平線上，知平拋運動在豎直方向上的運動規(guī)律與自由落體運動相同，所以平拋運動豎直方向上做自由落體運動。頻閃照片顯示小球在水平方向相等時間內(nèi)的水平位移相等，知水平方向做勻速直線運動，所以D正確，A、B、C錯誤。3.(綜合)(多選)為了研究平拋運動的分運動性質(zhì)，用如圖所示的裝置進行實驗。小錘打擊彈性金屬片，A球水平拋出，同時B球被松開下落。關(guān)于該實驗，下列說法中正確的是()A兩球的質(zhì)量必須要相等B如果兩球同時落地，則可以驗證平拋運動的豎直分運動是自由落體運動C控制小錘打擊力度來改變平拋初速度多次實驗，可以驗證分運動的獨立性D該實驗也能研究平拋運動的水平分運動性質(zhì)答案BC解析平拋運動過程中，在豎直方向上做自由落體運動，運動性質(zhì)與質(zhì)量無關(guān)，A錯誤；改變A球速度后仍然會和B球同時落地，證明平拋運動的豎直分運動不受水平分運動的影響，驗證了分運動的獨立性，B、C正確；本實驗只能研究豎直方向上的分運動，D錯誤。4(注意事項)如圖，在探究平拋運動的水平分運動的規(guī)律的實驗中，下列哪些因素對探究規(guī)律沒有影響()A弧形軌道末端不水平B弧形軌道不光滑C實驗小球為輕質(zhì)小球D水平軌道不光滑答案B解析弧形軌道末端不水平，小球拋出后不做平拋運動，對實驗有影響，故A錯誤；只要每次釋放小球的位置相同，軌道末端水平，弧形軌道是否光滑對實驗沒有影響，故B正確；實驗小球為輕質(zhì)小球，空氣阻力對小球影響較大，故C錯誤；水平軌道不光滑，沿水平軌道運動的小球做減速直線運動，對實驗有影響，故D錯誤。5(實驗原理)(多選)在探究平拋運動的規(guī)律時，可以選用如圖所示的各種裝置圖，則以下操作合理的是()A選用裝置圖甲研究平拋物體的豎直分運動時，應(yīng)該用眼睛看A、B兩球是否同時落地B選用裝置圖乙并要獲得穩(wěn)定的細水柱顯示出平拋運動的軌跡，豎直管上端A一定要低于水面C選用裝置圖丙并要獲得鋼球做平拋運動的軌跡，每次不一定從斜槽上同一位置由靜止釋放鋼球D除上述裝置外，還可以用數(shù)碼照相機拍攝鋼球做平拋運動時每秒15幀的錄像以獲得平拋運動的答案BD解析小球下落的速度很快，運動時間很短，用眼睛很難準確判斷出小球落地的先后順序，應(yīng)聽聲音，A不合理；豎直管的上端A應(yīng)低于水面，這是因為豎直管與空氣相通，A處的壓強始終等于大氣壓，不受瓶內(nèi)水面高低的影響，因此可以得到穩(wěn)定的細水柱，B正確；只有每次從同一高度釋放鋼球，鋼球做平拋運動的初速度才相同，C錯誤；獲得每秒15幀的錄像就等同于做平拋運動實驗時描方格圖的方法，同樣可以探究平拋運動的規(guī)律，D正確。6.(數(shù)據(jù)處理)如圖所示為頻閃攝影方法拍攝的研究物體做平拋運動規(guī)律的照片，圖中A、B、C為三個同時由同一點出發(fā)的小球。AA為A球在光滑水平面上以速度v做勻速直線運動的軌跡；BB為B球以速度v被水平拋出后的運動軌跡；CC為C球做自由落體運動的軌跡。通過分析上述三條軌跡可知，平拋運動可分解為水平方向上的_和豎直方向上的_。答案勻速直線運動自由落體運動解析由題知，A球沿水平方向做勻速直線運動，B球做平拋運動，C球做自由落體運動，相同時間內(nèi)，A、B兩球水平位移相等，B、C兩球豎直位移相等，所以說明平拋運動的物體水平方向做勻速直線運動，豎直方向做自由落體運動。7(綜合)在“研究平拋運動”實驗中，(1)圖1是用橫擋條卡住平拋小球，用鉛筆標注小球最高點，確定平拋運動軌跡的方法，坐標原點應(yīng)選小球在斜槽末端點時的_在坐標紙上的投影點。A球心B球的上端C球的下端在此實驗中，下列說法正確的是_。A斜槽軌道必須光滑B記錄的點應(yīng)適當(dāng)多一些C用光滑曲線把所有的點連接起來Dy軸的方向根據(jù)重錘線確定(2)圖2是利用圖1裝置拍攝小球做平拋運動的頻閃照片，由照片可判斷實驗操作錯誤的是_。A釋放小球時初速度不為0B釋放小球的初始位置不同C斜槽末端切線不水平答案(1)BBD(2)C解析(1)由題干中確定小球平拋運動軌跡的方法及實驗原理知，坐標原點應(yīng)選球在斜槽末端點時小球的上端在坐標紙上的投影點，所以選B。實驗過程中，斜槽軌道不一定光滑，只要能夠保證小球從同一位置靜止釋放，即使軌道粗糙，離開斜槽末端的速度也是一樣的，所以A錯誤；記錄點應(yīng)適當(dāng)多一些，能夠保證描點所得的軌跡更平滑、準確，B正確；描點時與平滑曲線偏差過大的點需舍去，C錯誤；y軸必須是豎直方向，即用重錘線確定，D正確。(2)由題圖2可知斜槽末端切線不水平，才會造成小球做斜拋運動，C符合題意。8.(綜合)在做“研究平拋運動”的實驗時，通過描點法畫出小球平拋運動的軌跡，并求出平拋運動的初速度，實驗裝置如圖甲所示。(1)實驗時將固定有斜槽的木板放在實驗桌上，實驗前要檢查木板是否水平，請簡述你的檢查方法：_。(2)關(guān)于這個實驗，下列說法正確的是_。A小球釋放的初始位置越高越好B每次小球要從同一高度由靜止釋放C實驗前要用重錘線檢查坐標紙上的豎線是否豎直D小球的平拋運動要靠近木板但不接觸(3)在做“研究平拋運動”的實驗時，坐標紙應(yīng)當(dāng)固定在豎直的木板上，圖中坐標紙的固定情況與斜槽末端的關(guān)系正確的是_。(4)某同學(xué)在描繪平拋運動軌跡時，得到的部分軌跡曲線如圖乙所示。在曲線上取A、B、C三個點，測量得到A、B、C三點間豎直距離h110.20 cm，h220.20 cm，A、B、C三點間水平距離x1x2x12.40 cm，g取10 m/s2，則小球平拋運動的初速度v0的計算式為_(用字母h1、h2、x、g表示)，代入數(shù)據(jù)得其大小為_ m/s。答案(1)將小球放在水平木板的任意位置，小球靜止不動，則木板水平(或用水平儀檢查木板是否水平等)(2)BCD(3)C(4)x 1.24解析(1)使小球做平拋運動，關(guān)鍵是使斜槽末端切線水平，判斷是否水平可以將小球放在斜槽的末端(或木板上)看小球能否靜止，或用水平儀檢查木板是否水平等方法。(2)小球釋放的初始位置并非越高越好，若是太高，導(dǎo)致水平拋出的速度太大，實驗難以操作，故A錯誤；因為要畫同一運動的軌跡，每次釋放小球的位置必須相同，且由靜止釋放，以保證獲得相同的初速度，故B正確；小球豎直方向做自由落體運動，水平方向做勻速運動，為了正確描繪其軌跡，必須確保坐標紙上的豎線是豎直的，故C正確；實驗要求小球滾下時不能碰到豎直木板平面，避免因摩擦而使運動軌跡改變，最后軌跡應(yīng)連成平滑的曲線，故D正確。(3)斜槽末端是水平的，小球做平拋運動，要分解為水平和豎直方向的分運動，故方格紙應(yīng)該水平豎直，坐標原點應(yīng)該與小球在斜槽末端靜止時在豎直木板上的投影重合，故C正確。(4)小球在豎直方向做自由落體運動，連續(xù)相等時間內(nèi)的位移差為常數(shù)，有h gt2，所以t，小球平拋運動的初速度大小為v0x，代入數(shù)據(jù)，解得v01.24 m/s。9(實驗創(chuàng)新)某同學(xué)設(shè)計了一個研究平拋運動的實驗。實驗裝置示意圖如圖甲所示，A是一塊平面木板，在其上等間隔地開鑿出一組平行的插槽(圖中P0P0、P1P1、)，槽間距離均為d。把覆蓋復(fù)寫紙的白紙鋪貼在硬板B上。實驗時依次將B板插入A板的各插槽中，每次讓小球從斜軌的同一位置由靜止釋放。每打完一點后，把B板插入后一槽中同時向紙面內(nèi)側(cè)平移距離d。實驗得到小球在白紙上打下的若干痕跡點，用平滑曲線連接各痕跡點就可得到平拋運動的軌跡。(1)實驗前應(yīng)對實驗裝置反復(fù)調(diào)節(jié)，直到斜軌_、A板_、插槽P0P0垂直于斜軌并在斜軌末端正下方。每次讓小球從同一位置由靜止釋放，是為了使小球每次做平拋運動的_。(2)每次將B板向紙面內(nèi)側(cè)平移距離d，是為了使記錄紙上每兩點之間的水平距離等于小球在_。(3)如圖乙所示，該同學(xué)在實驗中記錄小球做平拋運動的起點位置O，Q1為小球運動一段時間后的位置，根據(jù)圖中所示平拋運動的部分軌跡，求出小球做平拋運動的初速度為_ m/s。答案(1)末端水平水平初速度都相同(2)水平方向?qū)嶋H運動的距離(3)2.0解