2024年高一物理寒假提升（人教版）第十二天：實驗：探究平拋運動的特點（解析版）

【淘寶店鋪：向陽百分百】【淘寶店鋪：向陽百分百】第十二天實驗：探究平拋運動的特點探究平拋運動的特點內(nèi)容的考點：1、平拋運動概念、性質(zhì)、條件、特征；2、驗證平拋運動水平方向做勻速直線運動；3、驗證平拋運動豎直方向做自由落體運動。知識點1：探究平拋運動的特點【實驗目的】探究平拋運動水平分運動的特點。探究平拋運動豎直分運動的特點。描出平拋物體的運動軌跡。求出平拋物體的初速度?！緦嶒炘怼科綊佭\動可以看作是兩個分運動的合成：一是水平方向的勻速直線運動，其速度等于平拋物體運動的初速度；另一個是豎直方向的自由落體運動。利用鉛筆確定做平拋運動的小球運動時若干不同位置，然后描出運動軌跡，測出曲線上任一點的坐標x和y，利用公式x=vt和y=12gt2【實驗儀器】木板及豎直固定支架、斜槽（附金屬小球）、重錘、圖釘、白紙、刻度尺、三角板、鉛筆?！緦嶒炑b置圖】【實驗步驟】1．把斜槽放在桌面上，讓其末端伸出桌面外，調(diào)節(jié)末端使其切線水平固定。

2．在帶有支架的木板上，用圖釘把白紙定好，并讓豎放木板左上方靠近槽口，使小球滾下飛出后的軌道平面跟板面平行。（如圖所示）

3．把小球飛離斜槽末端時的球心位置投影到白紙上，描出點O，過O點利用重垂線描出豎直方向。4．讓小球每次都從斜槽上同一適當位置滾下，在粗略確定的位置附近，用鉛筆較準確地確定小球通過的位置，并記下這一點，以后依次改變x值，用同樣的方法確定其他各點的位置。5．把白紙從木板上取下來，用三角板過O作與豎直方向垂直的x軸，將一系列所描的點用平滑的曲線連接起來，這就是小球平拋運動的軌跡。【實驗數(shù)據(jù)的處理】【實驗誤差】1．安裝斜槽時，其末端切線不水平。

2．小球每次滾下的初位置不盡相同。3．建立坐標系時，可能誤將斜槽末端端口作為坐標原點。

4．空氣阻力使小球不是真正的平拋運動。5.描點不準確?！咀⒁馐马棥?．實驗中必須保持通過斜槽末端的切線水平，木板必須處在豎直面內(nèi)且與小球運動軌跡所在的豎直平面平行，并使小球的運動靠近圖板但不接觸。2．小球必須每次從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下，即在斜槽上固定一個擋板，每次都從擋板位置釋放小球。

3．坐標原點（小球做平拋運動的起點）不是槽口的端點，應(yīng)是小球在槽口時，球心在木板上的水平投影點。

4．要在斜槽上適當?shù)母叨柔尫判∏?，使它以適當?shù)乃匠跛俣葤伋觯滠壽E由圖板左上角到達右下角；要在平拋軌跡上選取距O點遠一些的點來計算小球的初速度，這樣可以減小測量誤差。5.固定木板時，木板必須處在豎直平面內(nèi)且與小球運動軌跡所在的豎直平面平行，固定時要用重錘線檢查坐標紙是豎直?？键c1：平拋運動概念、性質(zhì)、條件、特征1．（2023下·上海普陀·高一曹楊二中?？茧A段練習）關(guān)于物體運動情況的描述，以下說法不正確的是（

）A．當物體做曲線運動時，所受的合外力一定不為零B．平拋運動是加速度不變的運動C．勻變速運動一定是直線運動D．當物體速度為零時，加速度可能不為零【答案】C【詳解】A．當物體做曲線運動時，速度一定變化，加速度一定不為零，則所受的合外力一定不為零，選項A正確，不符合題意；B．平拋運動的加速度恒定為g，是加速度不變的運動，選項B正確，不符合題意；C．勻變速運動不一定是直線運動，例如平拋運動，選項C錯誤，符合題意；D．當物體速度為零時，加速度可能不為零，例如豎直上拋到達最高點時，選項D正確，不符合題意。故選C。2．（2021上·浙江·高一開學考試）汶川大地震牽動了祖國每個人的心，紛紛給汶川人民空投物資。某次一架飛機水平勻速飛行，飛機上每隔釋放一包物資，先后共釋放4包，若不計空氣阻力，則落地前4包物資在空中的排列情況是（）A． B．C． D．【答案】B【詳解】根據(jù)平拋運動規(guī)律可知，間隔相同的時間扔下的四包物資，在水平方向上為勻速直線運動，在豎直方向為自由落體運動，由于水平速度相等，所以四個小球在豎直方向上排列為一條直線，故B正確。故選B。考點2：驗證平拋運動水平方向做勻速直線運動3．（2022上·江蘇·高三學業(yè)考試）如圖所示，將兩個斜滑道固定在同一豎直平面內(nèi)，最下端水平，把兩個質(zhì)量相等的小鋼球，從滑道的同一高度由靜止同時釋放，滑道2與光滑水平板平滑連接，則他將觀察到1球擊中2球，這說明（）A．平拋運動在水平方向是勻速運動B．平拋運動在豎直方向是自由落體運動C．平拋運動在水平方向做勻加速直線運動D．平拋運動在豎直方向做勻速運動【答案】A【詳解】小球1做平拋運動，小球2做勻速運動，小球1在離開軌道末端時的水平速度與小球2的速度相等，小球1能夠擊中小球2，說明小球1與小球2在水平方向上的運動形式相同，所以這個實驗說明平拋運動在水平方向是勻速運動。故選A。4．（2020下·廣西賀州·高一平桂高中校考階段練習）如圖所示，是兩個研究平拋運動的演示實驗裝置，對于這兩個演示實驗的認識，下列說法正確的是（）A．甲圖中,兩球同時落地,說明平拋小球在水平方向上做勻速運動B．甲圖中,兩球同時落地,說明平拋小球在豎直方向上做自由落體運動C．乙圖中,兩球恰能相遇,說明平拋小球在水平方向上做勻加速運動D．乙圖中,兩球恰能相遇,說明平拋小球在水平方向上做自由落體運動【答案】B【詳解】AB．甲圖中，兩球同時落地，說明平拋小球在豎直方向上做自由落體運動，B正確，A錯誤；CD．乙圖中，兩球恰能相遇，說明平拋小球在水平方向上做勻速直線運動，CD錯誤。故選B?？键c3：驗證平拋運動豎直方向做自由落體運動5．（2022下·福建三明·高一統(tǒng)考期末）如圖，在“研究平拋運動”的實驗中，用小錘敲擊彈性金屬片，球甲沿水平方向飛出做平拋運動，同時，完全相同的球乙被釋放，做自由落體運動。則（）A．甲在空中運動的時間長 B．乙在空中運動的時間長C．甲落地前瞬間的速度更大 D．乙落地前瞬間的速度更大【答案】C【詳解】AB．甲球做平拋運動，在豎直方向做自由落體運動，則兩球在空中運動時間相同，故AB錯誤；CD．兩球落地時，在豎直方向的速度相同，當甲球具有水平分速度，由則甲球的落地速度更大，故C正確，D錯誤。故選C。6．（2022上·江蘇南通·高三統(tǒng)考期末）如圖所示，在探究平拋運動規(guī)律的實驗中用小錘打擊彈性金屬片，金屬片把A球沿水平方向拋出，同時B球被松開而自由下落，A、B兩球同時開始運動，則（）A．B球先落地 B．A、B兩球可以選用泡沫小球C．小錘打擊力越大，A球在空中運動時間越長 D．實驗現(xiàn)象可以說明平拋運動豎直分運動的特點【答案】D【詳解】AC．根據(jù)裝置圖可知，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，因此同時落地。A球在空中運動時間與小錘的打擊力無關(guān)。故AC錯誤；B．A、B兩球選用泡沫小球時，所受空氣阻力較大，兩球的運動不能看成平拋和自由落體了，所以不能選用泡沫小球。故B錯誤；D．由于兩球同時落地，因此說明兩球在豎直方向運動規(guī)律是相同的，平拋運動在豎直方向的運動就是自由落體運動。故D正確。故選D。實驗題7．（2022下·廣西梧州·高一?？茧A段練習）采用如下圖所示的實驗裝置做”探究平拋運動的特點”的實驗。（1）實驗時不需要下列哪個器材填器材前的字母A．彈簧測力計

B．重垂線

C．打點計時器

D．坐標紙（2）以下是實驗過程中的一些做法，其中合理的有。A．要求斜槽軌道保持水平且光滑B．每次小球釋放的初始位置可以任意選擇C．每次小球應(yīng)從同一高度由靜止釋放D．為描出小球的運動軌跡，描繪的點可以用折線連接（3）如圖為一小球做平拋運動時用閃光照相的方法獲得的相片的一部分，圖中背景小方格的邊長為1.25cm取，則：①拍攝時間S；②圖中點平拋的起點選填“是”或“不是”；③小球運動的初速度v0=m/s；④小球過點的豎直方向速度vBy=m/s?！敬鸢浮緼CC0.05不是1【詳解】（1）[1]A．該實驗不需要測量小球的重力，所以不需要彈簧測力計，因此A不需要；B．實驗時需要用重錘線確定y軸，故B需要；C．該實驗是用刻度尺來測量位移，用豎直方向做自由落體法求時間，故C不需要；D．坐標紙用來記錄小球軌跡和數(shù)據(jù)分析，故D需要。故選AC。（2）[2]A．該實驗需要要求斜槽軌道有一定傾斜角度，末端水平且光滑，故A不合理；BC．由于要畫同一運動的軌跡，必須每次在相同位置靜止釋放小球，以保證相同的初速度，故B不合理，C合理；D．描點法描繪運動軌跡時，應(yīng)將各點連成平滑的曲線，不能連成折線或者直線，故D不合理。故選C。（3）[3][4][5][6]根據(jù)可得因與豎直位移之比為，不是從開始的連續(xù)奇數(shù)比，可知點不是平拋的起點位置，初速度通過點的豎直速度8．（2023下·廣東東莞·高一統(tǒng)考期末）某學習小組利用不同的實驗裝置，進行探究平拋運動規(guī)律的實驗：（1）甲同學采用如圖甲所示的裝置。為了驗證做平拋運動的小球在豎直方向做自由落體運動，用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，下列說法中正確的有。A．兩球的質(zhì)量應(yīng)相等B．兩球的質(zhì)量可以不相等C．兩球應(yīng)同時落地D．應(yīng)改變裝置的高度，多次實驗E.實驗也能說明A球在水平方向上做勻速直線運動

（2）乙同學采用頻閃攝影的方法拍攝到如圖乙所示的小球做平拋運動的照片，圖中背景方格的邊長均為5cm，如果重力加速度g取，照相機的閃光頻率為Hz；小球平拋的初速度大小為m/s，經(jīng)過B點時的豎直分速度大小為m/s。（所有結(jié)果保留2位有效數(shù)字）【答案】BCD101.52.0【詳解】（1）[1]AB．根據(jù)實驗結(jié)果可知平拋運動在豎直方向上的分運動是自由落體運動，不需要質(zhì)量相等，因此實驗時需要A、B兩球從同一高度開始運動，不需要兩球質(zhì)量相等，故A錯誤，B正確；C．小錘打擊彈性金屬片后，A球做平拋運動，B球做自由落體運動，A球在豎直方向上的運動情況應(yīng)該跟B球相同，因此兩球同時落地，故C正確；D．為探究實驗的科學性，應(yīng)改變裝置的高度多次實驗，故D正確；E．本實驗只能說明A球在豎直方向的運動性質(zhì)，不能說明A球在水平方向做勻速直線運動，故E錯誤。故選BCD。（2）[2]由圖乙可知，在豎直方向上根據(jù)可得故[3]小球平拋的初速度大小為[4]經(jīng)過B點時的豎直分速度大小為9．（2023下·廣東佛山·高一佛山市第三中學?？茧A段練習）兩個同學根據(jù)不同的實驗條件，進行了“探究平拋運動規(guī)律”的實驗。（1）甲同學采用如圖甲所示的裝置。用小錘打擊彈性金屬片。金屬片把A球沿水平方向彈出，同時B球被松開，自由下落，觀察到兩球同時落地；讓A、B球恢復初始狀態(tài)，用較大的力敲擊彈性金屬片，即改變A球被彈出時的速度，實驗可觀察到的現(xiàn)象應(yīng)是。上述現(xiàn)象說明平拋運動的豎直分運動是。（2）乙同學采用如圖乙所示的裝置。兩個相同的弧形軌道M、N，分別用于發(fā)射小鐵球P、Q，其中N的末端與可看作光滑的水平板相切，兩軌道上端分別裝有電磁鐵C、D、調(diào)節(jié)電磁鐵C、D的高度。使AC＝BD從而保證小鐵球P、Q在軌道出口處的水平初速度相等，現(xiàn)將小鐵球P、Q分別吸在電磁鐵C、D上，然后切斷電源，使兩小鐵球能以相同的初速度同時分別從軌道M、N的下端射出，實驗可觀察到的現(xiàn)象應(yīng)是，僅僅改變弧形軌道M的高度，重復上述實驗，仍能觀察到相同的現(xiàn)象，上述現(xiàn)象說明平拋運動的水平分運動是?！敬鸢浮績汕蛲瑫r落地自由落體運動兩球相碰勻速運動【詳解】（1）[1][2]金屬片把A球沿水平方向彈出，同時B球被松開，自由下落，觀察到兩球同時落地；讓A、B球恢復初始狀態(tài)，用較大的力敲擊彈性金屬片，即改變A球被彈出時的速度，實驗可觀察到的現(xiàn)象應(yīng)是：兩球同時落地。小球B做自由落體運動，小球A做平拋運動，同時落地的現(xiàn)象說明：平拋運動在豎直方向上是自由落體運動。（2）[3][4]將小鐵球P、Q分別吸在電磁鐵C、D上，然后切斷電源，使兩小鐵球能以相同的初速度同時分別從軌道M、N的下端射出，實驗可觀察到的現(xiàn)象應(yīng)是：兩球相碰。僅僅改變弧形軌道M的高度，重復上述實驗，仍能觀察到相同的現(xiàn)象，小球P從M軌道拋出后做平拋運動，小球Q從N軌道拋出后做勻速直線運動，兩球發(fā)生碰撞，這說明平拋運動在水平方向上是勻速運動。10．（2023下·黑龍江佳木斯·高一佳木斯一中?？计谥校┠硨W校的物理研究小組利用如圖所示裝置進行平拋運動實驗探究：（1）如圖甲所示的演示實驗中，A、B兩球同時落地，說明；A．平拋運動在豎直方向的分運動是自由落體運動B．平拋運動在水平方向的分運動是勻速直線運動C．平拋運動的軌跡是一條拋物線（2）某同學設(shè)計了如圖乙的實驗：將兩個斜滑道固定在同一豎直面內(nèi)，斜槽軌道末端必須水平，滑道2與光滑水平板平滑銜接，把兩個質(zhì)量相等的小鋼球，從斜面的同一相對高度由靜止同時釋放，觀察到兩球在水平面相遇，這說明。【答案】A平拋運動在水平方向的分運動是勻速直線運動【詳解】（1）[1]A球做自由落體運動，B球做平拋運動，兩球同時落地說明兩球運動時間相同，這說明平拋運動在豎直方向的分運動是自由落體運動，A正確，BC錯誤。故選A。（2）[2]乙圖中兩個小球沿相同斜面滾下，所以滾到斜面底端時速度相同，根據(jù)實驗現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)兩個小球在水平面相遇，說明兩個小球在相同時間水平位移相同，故說明平拋運動在水平方向的分運動是勻速直線運動。11．（2023下·福建福州·高一校聯(lián)考期中）在如圖所示的裝置中，M、N是兩個完全相同的處于同一豎直面上的軌道，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，第一次切斷電源C，小鐵球P落在E點；第二次，當小鐵球P、Q分別吸在電磁鐵C、D上時，同時切斷電源C、D，則：（1）P、Q兩球是否將在E點處相遇，答：（填“是”或“否”）；（2）如果多次觀察到同樣的現(xiàn)象，你可以得出的結(jié)論是．A．P球拋出時，在豎直方向分運動是自由落體運動B．P球拋出時，在水平方向分運動是勻速直線運動【答案】是B【詳解】（1）[1]（2）[2]由于兩軌道完全相同，同時斷開電磁鐵，兩小球同時離開軌道，由于平拋運動在水平方向上做勻速運動，而小球Q離開軌道后做勻速運動，水平方向速度相等，Q始終在P的正下方，只要P小球落地，就一定與Q相遇，故相遇點一定在E點。12．（2021下·貴州銅仁·高一統(tǒng)考期末）某同學做“研究小球做平拋運動”的實驗如圖甲所示（1）該實驗中必須滿足的條件和進行的實驗操作是()。A．測定平拋小球的質(zhì)量

B．確保斜槽光滑C．確保斜槽末端水平

D．測定斜槽頂端到桌面的高度（2）圖乙是該同學采用頻閃照相機拍攝到的小球做平拋運動的照片，圖乙背景中每一小方格的邊長為，、、是照片中小球的三個位置，（?。?，那么：①照相機拍攝時每s曝光一次；②小球做平拋運動的初速度的大小為m/s?！敬鸢浮緾【詳解】（1）[1]平拋運動中與小球質(zhì)量無關(guān)，A錯誤；斜槽軌道不一定需要光滑，只要保證小球每次從同一位置由靜止釋放即可，B錯誤；通過調(diào)節(jié)斜槽末端保持水平，可以保證初速度沿水平方向，C正確；不需要測定斜槽頂端到桌面的高度，D錯誤。故選C。（2）[2]由解得[3]由平拋運動水平方向做勻速運動可知13．（2021下·云南曲靖·高一?？茧A段練習）甲、乙兩個同學根據(jù)不同的實驗條件，進行了“探究平拋運動規(guī)律”的實驗：（1）甲同學采用如圖（1）所示的裝置。用小錘打擊彈性金屬片，金屬片把A球沿水平方向彈出，同時B球被松開，自由下落，觀察到兩球同時落地，改變小錘打擊的力度，即改變A球被彈出時的速度，觀察到的現(xiàn)象應(yīng)是，這說明；（2）乙同學采用如圖（2）所示的裝置。兩個相同的弧形軌道M、N，分別用于發(fā)射小鐵球P、Q，其中N的末端與可看作光滑的水平板相切；兩軌道上端分別裝有電磁鐵C、D；調(diào)節(jié)電磁鐵C、D的高度，使，從而保證小鐵球P、Q在軌道出口處的水平初速度v0相等，現(xiàn)將小鐵球P、Q分別吸在電磁鐵C、D上，然后切斷電源，使兩小鐵球能以相同的初速度v0同時分別從軌道M、N的下端射出。實驗可觀察到的現(xiàn)象應(yīng)是。僅僅改變弧形軌道M的高度，重復上述實驗，仍能觀察到相同的現(xiàn)象，這說明?！敬鸢浮績汕蛲瑫r落地平拋運動在豎直方向上是自由落體運動P，Q二球相碰平拋運動在水平方向上是勻速運動【詳解】(1)[1][2]觀察到的現(xiàn)象應(yīng)是兩球同時落地。小球B做自由落體運動，小球A做平拋運動，同時落地的現(xiàn)象說明：平拋運動在豎直方向上是自由落體運動。(2)[3][4]實驗可觀察到的現(xiàn)象應(yīng)是P，Q二球相碰。小球P從M軌道拋出后做平拋運動，小球Q從N軌道拋出后做勻速直線運動，兩球發(fā)生碰撞，這說明平拋運動在水平方向上是勻速運動。14．（2021下·甘肅平?jīng)觥じ咭混o寧縣第一中學?？茧A段練習）平拋運動的軌跡是曲線，比直線運動復雜。我們可以按照把復雜的曲線運動分解為兩個相對簡單的直線運動的思路，分別研究物體在豎直方向和水平方向的運動特點。（1）如圖1所示，用小錘打擊彈性金屬片，A球沿水平方向拋出，同時B球由靜止自由下落，可觀察到兩小球同時落地；改變小球距地面的高度和打擊的力度，多次實驗，都能觀察到兩小球同時落地。根據(jù)實驗，（選填“能”或“不能”）判斷出A球在豎直方向做自由落體運動；（選填“能”或“不能”）判斷出A球在水平方向做勻速直線運動。（2）如圖2所示，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PO滑下后從O點飛出，落在水平擋板MN上。由于擋板靠近硬板一側(cè)較低，鋼球落在擋板上時，鋼球側(cè)面會在白紙上擠壓出一個痕跡點。移動擋板，重新釋放鋼球，如此重復，白紙上將留下一系列痕跡點。①為了保證鋼球從O點飛出的初速度是一定的，下列實驗條件必須滿足的是。A．斜槽軌道光滑B．斜槽軌道末段水平C．每次從斜槽上相同的位置無初速度釋放鋼球②某同學通過實驗，得到了鋼球做平拋運動的軌跡，如圖3中的曲線OP所示。以O(shè)點為坐標原點，水平方向為x軸、豎直方向為y軸建立坐標系。已知小球在y方向的分運動是自由落體運動，他猜想小球在x方向的分運動是勻速直線運動。請你根據(jù)圖3，簡要說明如何驗證該同學的猜想。③另一位同學做實驗時，忘記了標記平拋運動的拋出點O，只記錄了A、B、C三點，于是就取A點為坐標原點，建立了如圖4所示的坐標系。平拋軌跡上的這三點坐標值圖中已標出。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)判斷，A點（填“是”或“不是”）平拋運動的拋出點。小球平拋的初速度為m/s，小球拋出點的坐標為（cm，cm）。（取，計算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）?！敬鸢浮磕懿荒蹷C如圖所示，在曲線OP上取A、B、C、D四點，這四個點對應(yīng)的坐標分別，、、，使，若，則說明鋼球在x方向的分運動為勻速直線運動。不是1.5-30-20【詳解】解；（1）[1]本實驗中A球做平拋運動，B球做自由落體運動，每次實驗兩球都同時落地，說明A球在豎直方向的分運動是自由落體運動，因此能確定A球在豎直方向做自由落體運動。[2]本實驗中，只能確定兩球同時落地，即下落時間相同，可水平方向的位移情況不清楚，所以不能確定A球在水平方向是勻速直線運動。（2）①[3]A．斜槽軌道光滑與粗糙都可以，A錯誤；B．為了使小球從O點飛出做平拋運動，斜槽軌道末端水平，B正確；C．為使小球從O點飛出時速度不變，需要每次從斜槽上相同的位置無初速度釋放鋼球，C正確。故選BC。②[4]如圖所示，在曲線OP上取A、B、C、D四個點，這四個點對應(yīng)的坐標分別，、、，使若則說明鋼球在x方向的分運動為勻速直線運動。③[5]由平拋運動