专题5.3-实验：研究平抛运动

第五章曲线运动第3节实验：研究平抛运动一、判断平抛运动的轨迹是不是抛物线1．平抛运动的轨迹是一条_____，由于竖直方向只受_____作用，它的纵坐标的变化规律与_____的规律一样；2．要探究做平抛运动的物体在水平方向的运动特点，需要测量几段相等的时间内物体在水平方向上的位移，看这些位移是否相等，因此要在实验中设法得到平抛运动的轨迹，在平抛运动轨迹上找到每隔相等时间物体能到达的_____，测量两相邻位置间的_____，分析这些位移的特点。二、计算平抛物体的初速度（1）根据平抛物体的_____可以计算物体的初速度；平抛运动可看作水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合成，即x=_____，y=_____。对运动的轨迹，建立坐标系，测量出x、y，再利用公式v0=xt=_____，求出平抛物体的初速度。曲线重力自由落体位置位移v0t运动轨迹212gt2gxy一、描迹法描绘平抛运动的轨迹（1）实验设计利用实验室的斜面小槽等器材安装成如图所示的装置。钢球从斜槽上滚下，通过水平槽飞出后做平抛运动。每次都使钢球从斜槽上同一位置由静止释放，则钢球每次在空中做平抛运动的轨迹相同。设法用铅笔描出小球经过的位置。通过多次实验，在竖直白纸上记录钢球所经过的多个位置，用平滑的曲线将各点连起来，从而得到钢球做平抛运动的轨迹。这样我们就可以利用运动轨迹研究平抛运动的性质并确定平抛运动中的各个物理量。（2）实验器材末端水平的斜槽、木板、坐标纸、图钉、小球、刻度尺、重垂线、铅笔等。（3）实验步骤①安装调整斜槽：将固定有斜槽的木板放在实验桌上，用平衡法检查木板是否水平，即将小球放在斜槽末端直轨道上，小球若能静止在直轨道上的任意位置，则表明斜槽末端已调水平；②安装调整竖直平板：用图钉把坐标纸钉在竖直木板上，并用悬挂在槽口的重垂线检查坐标纸上的竖直线是否竖直，然后固定竖直木板，使在重复实验的过程中，木板与斜槽的相对位置保持不变；③确定坐标原点及坐标轴：选定斜槽末端处小球球心所在的点为坐标原点O，从坐标原点O画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴；④描绘运动轨迹：让小球在斜槽的某一固定位置由静止滚下，并从O点开始做平抛运动，先用眼睛粗略地确定小球在某一x值处（如x=1cm）的y值。然后使小球从开始时的位置滚下，在粗略确定的位置附近，用铅笔较准确地确定小球通过的位置（小球刚好经过铅笔尖处），并在坐标纸上记下这一点，以后依次改变x的值，用同样的方法确定其他各点的位置。取下坐标纸用平滑的曲线把这些点连接起来，就得到小球做平抛运动的轨迹。（4）实验注意事项①固定斜槽时，要保证斜槽末端的切线水平，以保证小球的初速度水平；②固定木板时，木板必须处在竖直平面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行，保证小球在运动中靠近但不接触木板；③小球每次从槽中的同一位置由静止释放；④要在斜轨上适当高度释放小球，使它以适当的水平初速度抛出，其轨迹由木板左上角到达右下角，这样可以减小测量误差；⑤计算小球的初速度时，应选距抛出点稍远一些的点为宜，以便于测量和计算。【例题1】某同学利用如图所示的装置做“研究平抛运动”的实验。（1）他已经备有下列器材：有孔的硬纸片、白纸、图钉、平板、铅笔、弧形斜槽、小球、刻度尺、铁架台。还需要的器材有________。A．秒表B．天平C．重垂线D．弹簧测力计（2）实验中，下列说法正确的是________A．应使小球每次从斜槽上相同的位置由静止释放B．斜槽轨道必须光滑C．斜槽轨道的末端可以不水平D．要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一点参考答案：（1）C（2）AD试题解析：（1）这个实验中只需要描绘出小球做平抛运动的轨迹，然后根据轨迹进行计算，因此不需要测时间、质量以及力，而重垂线的作用是保证贴有坐标纸的板在竖直面内，同时确保y轴沿竖直方向，故C正确。二、计算平抛物体的初速度根据平抛物体的运动轨迹可以计算物体的初速度，平抛运动可看作是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合成，即x=v0t，212ygt，对运动的轨迹，建立坐标系，测量出x、y，再利用公式02xgvxty，求出平抛物体的初速度。学科#网【例题2】图为一小球做平抛运动的闪光照片的一部分，图中背景方格的边长均为2.5厘米，如果取重力加速度g=10m/s2，那么：（1）照片的闪光频率为________Hz；（2）小球做平抛运动的初速度的大小为_______m/s。参考答案：（1）10（2）0.751．在“研究平抛物体的运动”的实验中，小球做平抛运动的坐标原点位置是（设小球半径为r）A．斜槽口末端O点B．小球在槽口时，球心在木板上的投影点C．槽口O点正前方r处D．小球放在槽口末端时，过小球最高点的水平线与槽口的竖直线的交点正下方r处2．在做“研究平抛物体运动”的实验中，引起实验误差的原因是①安装斜槽时，斜槽末端切线方向不水平②确定Oy轴时，没有用重垂线③斜槽不是绝对光滑的，有一定摩擦④空气阻力对小球运动有较大影响A．①③B．①②④C．③④D．②④3．在“研究平抛物体的运动”实验时，下列因素中会使该实验的误差增大的是A．球与斜槽间有摩擦B．安装斜槽时其末端水平C．建立坐标系时，x轴、y轴正交，但y轴不够竖直D．根据曲线计算平抛运动初速度时，曲线上取作计算的点离原点O较远4．平抛物体的运动规律可概括为两点：①水平方向做匀速直线运动；②竖直方向做自由落体运动。为了研究平抛物体的运动，可做下面的实验，如图所示，用小锤打击弹性金属片，A球就水平飞出，同时B球被松开，做自由落体运动，两球同时落到地面，则这个实验A．只能说明上述规律中的第①条B．只能说明上述规律中的第②条C．不能说明上述规律中的任何一条D．能同时说明上述两条规律5．要探究平抛运动的物体在水平方向上的运动规律，可采用A．从抛出点开始等分水平位移，看相应时间间隔内的竖直位移之比是否为1：4：9：16…B．从抛出点开始等分水平位移，看相应时间间隔内的竖直位移之比是否为1：3：5：7…C．从抛出点开始等分竖直位移，看相应时间间隔内的水平位移之比是否为1：3：5：7…D．从抛出点开始等分竖直位移，看相应时间间隔内的水平位移之比是否为1：1：1：1…6．在利用图示装置“探究平抛物体运动的规律”实验中，下述操作方法不正确的是A．检查斜槽末端的切线是否水平，可将小球置于槽口看是否静止B．检查木板是否在竖直面内时，利用重垂线看它是否和木板平行来判断C．必须选择光滑斜槽且小球必须每次从斜槽上同一位置由静止开始释放D．要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些7．如图是平抛竖落仪，用小锤打击弹性金属片，金属片把a球沿水平方向抛出，同时b球松开自由落下，两球质量相等，不计一切阻力。下列说法正确的是A．b球比a球先落地B．下落相同高度时，两球速率相等C．两球下落过程的加速度不相同D．落地时，两球重力的瞬时功率相等8．（2018·北京市海淀区）物体A做平抛运动，以物体被抛出的位置为原点O，以初速度v0的方向为x轴的方向、竖直向下的方向为y轴的方向，建立平面直角坐标系。如图所示，沿两坐标轴分别放置两个光屏。两束平行光分别沿着与坐标轴平行的方向照射，物体A在两个光屏上分别留下物体的两个“影子”的坐标分别为x、y，则下列选项中两个影子的坐标随时间变化关系正确的是A．B．C．D．9．两位同学根据不同的实验条件，进行了探究平抛运动规律的实验：（1）甲同学采用如图甲所示的装置。用小锤击打弹性金属片，金属片把A球沿水平方向弹出，同时B球被松开自由下落，观察到两球同时落地，改变小锤打击的力度，即改变A球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明________________________。（2）乙同学采用如图乙所示的装置。两个相同的弧形轨道M、N，分别用于发射小铁球P、Q，其中N的末端可看作与光滑的水平板相切，两轨道上端分别装有电磁铁C、D；调节电磁铁C、D的高度使AC=BD，从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初速度v0相等。现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两小球能以相同的初速度v0同时分别从轨道M、N的末端射出。实验可观察到的现象应是_____________。仅仅改变弧形轨道M的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明_______________。10．（1）下面是通过描点法画小球平抛运动轨迹的一些操作要求，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上。A．通过调节使斜槽的末端切线保持水平B．每次释放小球的位置必须相同C．记录小球位置用的凹槽每次必须严格等距离下降D．每次必须由静止释放小球E．小球运动时不应与木板上的白纸相接触F．将小球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线（2）在“研究平抛物体的运动”的实验中，得到的轨迹如图所示，其中O点为平抛运动的起点。根据平抛运动的规律及图中给出的数据，可计算出小球平抛的初速度v0=m/s。11．（2017·四川省成都市新都一中高一月考）（1）在做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次从同一高度释放沿同一轨道运动，通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹。为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上_____。A．调节斜槽末端保持水平B．每次释放小球的位置必须不同C．每次必须由静止释放小球D．小球运动时不应与木板上的白纸（或方格纸）相接触E．将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线（2）如图所示，某同学在研究平抛运动的实验中，在小方格纸上画出小球做平抛运动的轨迹以后，又在轨迹上取出a、b、c、d四个点（轨迹已擦去）。已知小方格纸的边长L=2.5cm。g取10m/s2。请你根据小方格纸上的信息，通过分析计算完成下面几个问题：①根据水平位移，求出小球平抛运动的初速度v0=________；②小球运动到b点的速度是_________；③从抛出点到b点所经历的时间是_______。12．（1）研究平抛运动，下面哪些做法可以减小实验误差A．使用密度大、体积小的钢球B．尽量减小钢球与斜槽间的摩擦C．实验时，让小球每次都从同一高度由静止开始滚下D．使斜槽末端的切线保持水平（2）某同学在做“研究平抛运动”的实验中，忘记记下小球做平抛运动的起点位置O，A为物体运动一段时间后的位置，根据图中所示的数据，求出物体做平抛运动的初速度为____________m/s。（g取10m/s2）13．某同学通过图甲实验装置描绘平抛运动的轨迹。（1）实验时，将斜槽轨道固定在水平桌面上（如图甲），调整斜槽轨道末端水平，确保钢球飞出后做平抛运动，判断斜槽末端是否水平的方法为；（2）该同学通过实验装置比较准确地描绘出一条平抛运动的轨迹，如图乙所示，则（选填“能”或“不能”）通过此轨迹探究平抛运动规律（即水平方向上做匀速直线运动、竖直方向上做自由落体运动）；（3）若已知平抛运动竖直方向的分运动是自由落体运动，水平方向为匀速运动，加速度取g=10m/s2，请写出图乙抛物线的函数式y=m，该平抛运动的初速度大小为m/s（上述空格的数字均保留两位有效数字）。14．某同学设计了一个研究平抛运动的实验。实验装置示意图如图a所示，A是一块平面木板，在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽（图a中P0P′0、P1P′1…），槽间距离均为d。把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板B上。实验时依次将B板插入A板的各插槽中，每次让小球从斜槽的同一位置由静止释放。每打完一点后，把B板插入后一槽中并同时向纸面内侧平移距离d。实验得到小球在白纸上打下的若干痕迹点，如图b所示。（1）实验前应对实验装置反复调节，直到________，每次让球从同一位置由静止释放是为了________。（2）每次将B板向内侧平移距离d，是为了________。（3）在图b中绘出小球做平抛运动的轨迹。15．（2017·吉林省吉林市二中月考）一个同学在《研究平抛物体的运动》实验中，只画出了如图所示的一部分曲线，于是他在曲线上取水平距离相等的三点A、B、C，量得△s=0.2m。又量出它们之间的竖直距离分别为h1=0.1m