第二章牛頓運動定律曲線運動第7節(jié)實驗：探究平拋運動的特點1．某興趣小組探究平拋運動的特點，嘗試將平拋運動分解為水平方向的分運動和豎直方向的分運動。(1)在如圖甲所示的實驗中，用小錘擊打彈性金屬片，A球水平拋出，同時B球被釋放，自由下落，由兩球撞擊水平地面的聲音判斷出兩球同時落地。改變裝置的高度和小錘擊打的力度，多次實驗，發(fā)現(xiàn)兩球仍然同時落地，由此可初步得出結(jié)論：平拋運動的______。A．豎直分運動是自由落體運動B．水平分運動是勻速直線運動C．豎直分運動是自由落體運動，水平分運動是勻速直線運動A(2)用如圖乙所示的裝置進行定量研究。將白紙和復寫紙對齊重疊并固定在豎直的硬板上。鋼球沿斜槽軌道PQ滑下后從Q點水平飛出，由于擋板MN靠近硬板一側(cè)較低，鋼球落到擋板上后，就會擠壓復寫紙，在白紙上留下印跡。上下調(diào)節(jié)擋板，通過多次實驗，在白紙上記錄鋼球所經(jīng)過的多個位置。取平拋運動的起始點為坐標原點O，建立以水平方向為x軸、豎直方向為y軸的坐標系。下列操作正確的有________。A．鋼球靜置于Q點時，取鋼球的球心作為坐標原點OB．確定y軸時，需要y軸與重垂線平行C．可以將重垂線當作尺直接畫出y軸D．應(yīng)該先確定x軸，再確定y軸AB解析：(1)A球水平拋出，同時B球被釋放，自由下落，多次實驗，由兩球撞擊水平地面的聲音判斷出兩球始終同時落地，說明平拋運動的豎直分運動是自由落體運動，而不能由此得出平拋運動的水平分運動的性質(zhì)，故A正確。(2)通過擠壓復寫紙在白紙上留下的印跡對應(yīng)鋼球運動時球心所在的位置，則鋼球靜置于Q點時，取鋼球的球心作為坐標原點O，A正確；確定y軸時，需要y軸與重垂線平行，B正確；由于重垂線是柔軟的且可以擺動，不可以將重垂線當作尺直接畫出y軸，C錯誤；本實驗先通過重垂線確定y軸，而后過坐標原點O作y軸的垂線以確定x軸，故應(yīng)先確定y軸再確定x軸，D錯誤。2．(2024·河北高考)圖2為探究平拋運動特點的裝置，其斜槽位置固定且末端水平，固定坐標紙的背板處于豎直面內(nèi)，鋼球在斜槽中從某一高度滾下，從末端飛出，落在傾斜的擋板上擠壓復寫紙，在坐標紙上留下印跡。某同學利用此裝置通過多次釋放鋼球，得到了如圖3所示的印跡，坐標紙的y軸對應(yīng)豎直方向，坐標原點對應(yīng)平拋起點。①每次由靜止釋放鋼球時，鋼球在斜槽上的高度_______(填“相同”或“不同”)。相同②在坐標紙中描繪出鋼球做平拋運動的軌跡。答案：如圖所示③根據(jù)軌跡，求得鋼球做平拋運動的初速度大小為________m/s(當?shù)刂亓铀俣萭為9.8m/s2，保留2位有效數(shù)字)。0.71解析：①為保證鋼球每次做平拋運動的初速度相同，每次由靜止釋放鋼球時，必須讓鋼球在斜槽上的高度相同。②用平滑曲線擬合，使盡可能多的點落在線上，不在線上的點均勻分布在線的兩側(cè)，可描繪鋼球做平拋運動的軌跡如答案圖所示。3.(1)為得到小球做平拋運動的軌跡，使用如圖1所示的裝置，實驗前，先將一張帶有小方格的白紙和復寫紙固定在裝置的背板上，鋼球落到傾斜的擋板上后，就會擠壓復寫紙，在白紙上留下印跡。上下調(diào)節(jié)擋板，通過多次實驗，在白紙上記錄鋼球所經(jīng)過的多個位置。下列步驟，必要的是________。A．使用密度大、體積小的鋼球B．斜槽要盡可能光滑C．每次實驗鋼球需要從同一位置釋放D．每次實驗，擋板需要下降相同的高度E．背板必須豎直放置F．需要用折線將白紙上的各位置連接ACE(2)實驗得到平拋小球的運動軌跡，在軌跡上取一些點，以平拋起點O為坐標原點，測量它們的水平坐標x和豎直坐標y，圖2中y-x2圖像能說明平拋小球的運動軌跡為拋物線的是______。C(3)某次實驗中小球的三個位置如圖3所示。已知該方格紙每小格的邊長為5cm，當?shù)刂亓铀俣萭取10m/s2，忽略空氣阻力，則小球做平拋運動的水平初速度v0＝________m/s，圖中A位置到斜槽末端的水平距離x0＝________m。0.15解析：(1)為減小空氣阻力的影響，所以應(yīng)該選用密度大、體積小的鋼球，故A正確；實驗過程中斜槽不必盡可能光滑，故B錯誤；為保證小球以同一初速度做平拋運動，每次實驗鋼球需要從同一位置釋放，故C正確；每次實驗，擋板不需要下降相同的高度，故D錯誤；平拋運動軌跡在同一豎直平面內(nèi)，所以背板必須豎直放置，故E正確；需要用平滑的曲線將白紙上的各位置連接，故F錯誤。4．(2024·陜西省銅川市高三下三模)某同學為估測子彈從玩具槍射出時的速度，設(shè)計了如下實驗(將彈丸離開槍口后的運動看作平拋運動)：(1)如圖1所示，使玩具槍每次都以相同速度射出彈丸，測出了彈丸下降高度y和水平射程x，重力加速度為g，則彈丸的水平初速度v0＝________(用x、y、g表示)。如果考慮豎直方向的空氣阻力，則此方法測出的v0比真實值________(選填“偏大”或“偏小”)。偏大(2)第二次實驗如圖2所示。該同學站在墻前面，朝墻面開槍，第一槍落點為A；后退20cm，在相同高度處開了第二槍，落點為B；再后退20cm，在相同高度處開了第三槍，落點為C；測得AB＝35cm，BC＝45cm。若取重力加速度大小g＝10m/s2，則彈丸從槍口射出的初速度大小為______m/s。25．(2023·北京高考)用頻閃照相記錄平拋小球在不同時刻的位置，探究平拋運動的特點。(1)關(guān)于實驗，下列做法正確的是________(填選項前的字母)。A．選擇體積小、質(zhì)量大的小球B．借助重垂線確定豎直方向C．先拋出小球，再打開頻閃儀D．水平拋出小球ABD(2)圖1所示的實驗中，A球沿水平方向拋出，同時B球自由落下，借助頻閃儀拍攝上述運動過程。圖2為某次實驗的頻閃照片。在誤差允許范圍內(nèi)，根據(jù)任意時刻A、B兩球的豎直高度相同，可判斷A球豎直方向做____________運動；根據(jù)____________________________，可判斷A球水平方向做勻速直線運動。自由落體A球相鄰兩位置水平距離相等(3)某同學使小球從高度為0.8m的桌面水平飛出，用頻閃照相拍攝小球的平拋運動(每秒頻閃25次)，最多可以得到小球在空中運動的________個位置。(4)某同學實驗時忘了標記重垂線方向。為解決此問題，他在頻閃照片中，以某位置為坐標原點，沿任意兩個相互垂直的方向作為x軸和y軸正方向，建立直角坐標系xOy，并測量出另外兩個位置的坐標值(x1，y1)、(x2，y2)，如圖3所示。根據(jù)平拋運動規(guī)律，利用運動的合成與分解的方法，可得重垂線方向與y軸間夾角的正切值為__________。10解析：(1)用頻閃照相記錄平拋小球在不同時刻的位置，選擇體積小、質(zhì)量大的小球可以減小空氣阻力的影響，且小球必須水平拋出，A、D正確；本實驗需要借助重垂線確定豎直方向，B正確；小球下落時間比較短，為記錄小球