曲線運動萬有引力與航天第四章實驗五探究平拋運動的特點欄目導航01知識梳理查漏02題點

各個擊破03配套訓練知識梳理查漏1一、實驗器材斜槽軌道、金屬小球、坐標紙、鉛筆、平木板、小鉛錘、圖釘4枚、刻度尺、豎直固定木板的支架．二、實驗原理三、實驗步驟1．探究平拋運動豎直分運動的特點(1)實驗按如圖所示裝置進行實驗，小鋼球A、B位于相同高度處，用小錘擊打彈性金屬片，金屬片C受到小錘的擊打，向前推動A，小鋼球A具有水平初速度，做平拋運動，同時松開小鋼球B，自由下落，做自由落體運動．(2)分析：仔細觀察可知，不管兩個小鋼球距地面的高度為多高，或小錘擊打金屬片的力度多大(小錘擊打金屬片的力度越大，小鋼球A水平拋出的初速度越大)，兩小鋼球每次都同時落地，說明兩小鋼球在空中運動的時間相等，即做平拋運動的物體在豎直方向上的分運動是自由落體運動．(3)結論：做平拋運動的物體在豎直方向上做自由落體運動．2．探究平拋運動水平分運動的特點(1)如圖所示的實驗裝置中，兩個相同的弧形軌道M、N，上端分別裝有電磁鐵C、D；調節C、D的高度，使AC＝BD．將小鐵球P、Q分別吸在C、D上，然后切斷電源，使球以相同的初速度v0分別同時從M、N的末端水平射出，其中與軌道N相切的水平面光滑．實驗發現兩鐵球在P球落地時相遇．只增大或減小軌道M的高度再進行實驗，結果兩鐵球總是在P球落地時相遇．(2)分析：只改變軌道M的高度，相當于只改變P球做平拋運動的豎直高度，發現P、Q兩球總是在P球落地時相遇，即P球在水平方向上的運動不因P球在豎直方向上運動時間的長短而改變，總是和在水平面上做勻速直線運動的Q球有完全相同的運動情況．(3)結論：做平拋運動的物體在水平方向上做勻速直線運動；平拋運動的各分運動具有獨立性．3．探究平拋運動的軌跡(1)在緊靠木板的左上角固定斜槽，檢查斜槽末端是否水平．(2)用圖釘把坐標紙釘在豎直的木板上，靠近斜槽豎直放好木板，安裝時要用鉛垂線檢查并調整豎直木板，使坐標紙上的豎線與鉛垂線重合．(3)確定小球飛出時的初始位置即坐標原點O，并過O用鉛垂線描出豎直向下的y軸和水平向右的x軸．(4)使小球由斜槽的某一固定位置自由滑下，由O點開始做平拋運動，用眼睛粗略地確定做平拋運動的小球通過的位置．(5)在粗定位置附近用鉛筆垂直白紙放置，再使小球從原位置自由滾下，小球與鉛筆正碰時，在坐標紙上記下鉛筆的投影位置，即小球平拋經過的位置．(6)依次改變x的大小，用同樣的方法確定其他各點的位置．(7)取下坐標紙，根據記下的一系列位置，用平滑曲線畫出小球做平拋運動的軌跡．(8)在曲線上(軌跡上)選取幾個距O點遠些的點測出它們的坐標(x，y)，填入表中來計算球的初速度，最后取平均值．四、注意事項(1)安裝木板時，應使木板豎直．如果木板不豎直將影響球的飛行，可能相撞或摩擦，因此要用鉛垂線校準．(2)固定斜槽時要使其末端切線水平，確保小球飛出作平拋運動．(3)坐標原點(即小球做平拋運動的起點)是球在槽口時其球心在豎直紙板上的水平投影點O，即O點在水平槽口端點正上方r處．(4)小球每次應在相同的適當高度由靜止開始從斜槽上滾下，在斜軌上釋放小球不宜用手指，而要用斜槽上的球夾或擋板(如尺子)，這樣做重復性好，能確保每次的初速相同．(5)計算初速度不取用由卡片描的點，而是重新在畫出的x軸上由O起取出幾個等距離的點，再由軌跡曲線測量出各點所對應的下降高度，看這些高度的比值是否近似等于1∶4∶9∶….這樣做，一是驗證了平拋運動的性質，二是減少計算的麻煩和誤差．題點各個擊破2例1

(2021年蘇錫常鎮聯考)某同學利用如圖所示實驗裝置繪制小球做平拋運動的軌跡，關于此實驗下列說法錯誤的是 (

)A．斜槽軌道必須光滑且末端沿水平方向B．小球每次需從斜槽上同一位置自由滑下C．為較準確地繪出小球的運動軌跡，記錄的點應適當多一些D．為較準確地繪出小球的運動軌跡，應該用平滑曲線把各記錄點連起來命題點一教材標準實驗變形【答案】A【解析】為保證小球做平拋運動，斜槽軌道末端要沿水平方向，但軌道不需要必須光滑，故A錯誤，符合題意；為保證小球每次平拋運動的水平初速度相同，小球每次需從斜槽上同一位置自由滑下，故B正確，不符合題意；為了能用平滑曲線準確地繪出小球運動軌跡，記錄的點應適當多一些，故C正確，不符合題意；為較準確地繪出小球運動軌跡，應該用平滑曲線把各記錄點連起來，故D正確，不符合題意．例2

(2021年臨沂模擬)如圖為研究小球的平拋運動時拍攝的閃光照片的一部分，其背景是邊長為5cm的小方格，重力加速度g取10m/s2，由圖可知：小球從A點運動到B點經歷的時間________(填“小于”“大于”或“等于”)從B點運動到C點經歷的時間；照相機的閃光頻率為________Hz；小球拋出時的初速度大小為________m/s，小球在B點的速率是________m/s(可用根號表示)．例3三個同學根據不同的實驗裝置，進行了“探究平拋運動的特點”的實驗．(1)甲同學采用如圖甲所示的裝置．用小錘擊打彈性金屬片，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，兩球仍然同時落地，這說明_________________________________________．(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．小球在平拋運動中的幾個位置如圖中的a、b、c、d所示，圖中每個小方格的邊長為L＝2.5cm，則該小球經過b點時的速度大小vb＝______m/s.(結果保留三位有效數字，g取10m/s2)(3)丙同學采用如圖丙所示的裝置．關于該實驗方法，下列選項中與誤差無關的是________．A．槽與小球間有摩擦B．槽末端切線不水平C．小球每次自由滾下的位置不同【答案】(1)平拋運動在豎直方向上是自由落體運動(2)1.25

(3)A命題點二創新遷移實驗創新角度一實驗原理的創新例4

(2021年四川三臺中學月考)未來在一個未知星球上用如圖甲所示裝置研究平拋運動的規律．懸點O正下方P點處有水平放置的熾熱電熱絲，當懸線擺至電熱絲處時能輕易被燒斷，小球由于慣性向前飛出做平拋運動，

現對小球采用頻閃數碼相機連續拍攝，在有坐標紙的背景屏前拍下了小球在做平拋運動過程中的多張照片，經合成后照片如圖乙所示，a、b、c、d為連續四次拍下的小球位置，已知照相機連續拍照的時間間隔是0.10s，照片大小如圖中坐標所示，又知該照片的長度與實際背景屏的長度之比為1∶4，則：(1)由以上信息，可知a點______(填“是”或“不是”)小球的拋出點．(2)由以上信息，可以推算出該星球表面的重力加速度為________m/s2.(3)由以上信息可以算出小球平拋的初速度大小是________m/s.(4)由以上信息可以算出小球在b點時的速度大小是________m/s.創新角度二實驗操作的創新例5

(2022年寶雞聯考)采用如圖所示的裝置做“研究平拋運動”實驗，在一塊平整的木板表面釘上白紙和復寫紙，將該木板豎直立于水平地面上，再將斜槽軌道的末端調整水平，使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放，小球撞到木板并在白紙上留下痕跡A；將木板向遠離槽口的方向平移距離x，再使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放，小球撞在木板上并在白紙上得到痕跡B；又將木板再向遠離槽口的方向平移距離x，小球再從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放，在白紙上再得到痕跡C，測得A、B、C三點距地面的高度分別為y1、y2、y3.已知當地的重力加速度為g.(1)斜槽軌道__________(填“一定”或“不一定”)需要光滑才能完成實驗．(2)根據以上直接測量的物理量來求得小球初速度的表達式為v0＝______________________.(用題中所給字母表示)創新角度三實驗目的的創新例6

(2021年浙江名校聯考)用如下圖所示裝置研究平拋運動．將白紙和復寫紙對齊重疊并固定在豎直硬板上．鋼球沿斜槽軌道PQ滑下后從Q點飛出，落在水平擋板MN上．由于擋板靠近硬板一側較低，鋼球落在擋板上時，鋼球側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)下列實驗操作合理的有__________．A．安裝斜槽軌道，需使其末端保持水平B．背板應保持豎直C．每次鋼球需從斜槽同一位置由靜止釋放D．每次必須等距離的下降擋板，記錄鋼球位置E．鋼球在斜槽上釋放的位置離斜槽末端的高度盡可能低一些(3)在“探究平拋運動水平方向分運動的特點”的實驗中，將白紙換成方格紙，每個小方格邊長L＝5cm.實驗記錄了小球在運動中的4個點跡，如下圖所示，則tA

B____(填“<”“＝”或“>”)tB

C，該小球做平拋運動的初速度為______m/s.(計算結果保留兩位有效數字，g取10m/s2)(4)為了得到平拋物體的運動軌跡，同學們還提出了以下三種方案，其中可行的是______．A．從細管水平噴出穩定的細水柱，拍攝照片，即可得到平拋運動軌跡B．用頻閃照相在同一底片上，記錄平拋小球在不同時刻的位置，平滑連接各位置，即可得到平拋運動軌跡C．將鉛筆垂直于豎直的白紙板放置，筆尖緊靠白紙板，鉛筆以一定初速度水平拋出，將會在白紙上留下筆尖的平拋運動軌跡(5)伽利略曾研究過平拋運動，他推斷：從同一炮臺水平發射的炮彈，如果不受空氣阻力，不論它們能射多遠，在空中飛行的時間都一樣．這實際上揭示了平拋物體______．A．在水平方向上做勻速直線運動B．在豎直方向上做自由落體運動C．在下落過程中機械能守恒【答案】(1)ABC

(2)乙(3)>

2.0

(4)AB

(5)B【