人教版 高一 第五章 曲线运动 第3节 实验：研究平抛运动 提升练习

一、实验题

1. 难度：中等

在“探究平抛运动规律”的实验中，利用斜槽和贴着带有方格白纸的竖直板描绘出小球平抛运动的轨迹，实验简要步骤如下：

A．让小球多次从__________位置上滚下，在印有小方格的纸上记下小球碰到铅笔笔尖的一系列位置，如图中a、b、c、d所示。

B．安装好器材，注意使斜槽末端_____________，记下平抛图初位置O点和过O点的竖直线。

C．取下白纸以O为原点，以竖直线为y轴建立坐标系，用平滑曲线画平抛运动的轨迹。

(1)完成上述步骤，将正确的答案填在横线上。

(2)上述实验步骤的合理顺序是___________。

(3)已知图中小方格的边长，则小球平抛的初速度为=_________（用L、g表示），其值是____________（g取）。

2. 难度：简单

(1)在做“研究平抛运动规律”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画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．通过调节使斜槽的末端保持水平

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．记录小球位置用的铅笔每次必须严格地等距离下降

E．小球运动时不应与木板上的白纸相接触

F．将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线

(2)作出平抛运动的轨迹后，为算出其初速度，实验中需测量的数据有________和________．其初速度的表达式为v₀＝________.

(3)某学生在做“研究平抛运动规律”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，如图所示，求出物体做平抛运动的初速度为(g取10m/s²)    （________）

A．1.0m/s　　　　　        B．10m/s

C．2.0m/s                  D．20m/s

3. 难度：简单

某同学做“研究小球做平抛运动”的实验如图所示

（1）该实验中必须保证的条件和进行的实验操作是（______）

A．测定平抛小球的质量m

B．保证斜槽光滑

C．保证斜槽末端水平

D．测定斜槽顶端到桌面的高度h

（2）如图所示是该同学采用频闪照相机拍摄到的小球做平抛运动的照片，图中背景方格的边长为L=5cm，A．B．C是拍下小球的三个位置，如果重力加速度取g=10m/s²，那么：

①照相机拍摄时每________s曝光一次；

②小球做平抛运动的初速度的大小为________m/s．

③上图照片中三个位置中的A点________（选填：是或不是）小球做平抛运动的抛出位置

4. 难度：中等

在研究平抛物体运动的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长 L＝1.25cm。若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的 a、b、c、d 所示，则小球平抛的初速度的计算式为 V₀＝__（用 L、g 表示），其值是______（取 g＝9.8m/s²）。

二、多选题

5. 难度：简单

如图所示，两个相同的弧形轨道M、N，分别用于发射小铁球P、Q，两轨道上端分别装有电磁铁C、D，电磁铁E装在与轨道M最低点等高处的某一|水平位置。调节C、D高度，使，将小铁球P、Q、R分别吸在电磁铁C、D、E上，然后同时切断C、D电源，P、Q从弧形轨道滚下，当小球P运动到圆弧末端时由装置切断E电源，小铁球R开始下落，改变弧形轨道M的高度以及电磁铁E的位置，再进行若干次调整，经过多次实验发现，P、Q、R三球同时在水平面相撞。下列说法和做法正确的是（    ）

A.实验说明小铁球P离开轨道做平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动

B.实验说明小铁球P离开轨道做平抛运动在水平方向的分运动是匀速直线运动

C.若实验时发现小铁球P、R在空中相撞而不能同时击中水平的小铁球Q，为了使三球同时相撞，可以适当将电磁铁E向右移动一段距离

D.若实验时发现小铁球P、R在空中相撞而不能同时击中水平的小铁球Q，为了使三球同时相撞，可以适当将电磁铁E向左移动一段距离

三、单选题

6. 难度：简单

在做“研究平抛物体的运动”实验中，为测量物体做平抛运动的初速度，需要测量的物理量有（    ）

A.小球的质量

B.小球的释放点到斜槽末端的竖直高度

C.运动轨迹上某点到原点的距离

D.运动轨迹上某点到原点的水平距离和竖直距离

四、多选题

7. 难度：中等

为了研究平抛运动分运动的性质，用如图所示的装置进行实验．小锤打击弹性金属片，A球水平抛出，同时B球被松开下落．关于该实验，下列说法中正确的有(　　)

A.两球的质量必须要相等

B.如果两球同时落地，则可以验证平抛运动的竖直分运动是自由落体运动

C.控制小锤打击力度来改变平抛初速度多次实验，可以验证分运动的独立性

D.该实验也能研究平抛运动的水平分运动性质

五、实验题

8. 难度：中等

某同学在做平抛运动实验时得到了如图所示的物体运动轨迹，a、b、c三点的位置在运动轨迹上已标出。则

(1)小球平抛的初速度为________m/s。(g＝10 m/s²)

(2)小球在b点瞬时速度v_b＝________m/s。

9. 难度：中等

在做“研究平抛运动”的实验中，为了确定小球在不同时刻在空中所通过的位置，实验时用了如图所示的装置．

先将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸．将该木板竖直立于水平地面上，使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A；将木板向远离槽口的方向平移距离x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞在木板上得到痕迹B；将木板再向远离槽口的方向平移距离x，小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，再得到痕迹C．

若测得木板每次移动距离x＝10.00 cm，A、B间距离y₁＝5.02 cm，B、C间距离y₂＝14.82 cm．请回答以下问题(g＝9.80 m/s²)

(1)为什么每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放？_____________．

(2)根据以上直接测量的物理量来求得小球初速度的表达式为v₀＝_______．(用题中所给字母表示)

(3)小球初速度的值为v₀＝________m/s．

10. 难度：中等

“研究平抛运动”实验中，A实验小组选用如图1实验装置，她们让钢球从斜槽固定位置滚下从槽的末端飞出做平抛运动，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经过的多个位置，得到钢球平抛运动的轨迹，并利用轨迹求出钢球平抛运动的初速度．

①除图中所给的实验器材外，完成本实验还需要的测量工具是_____

②为保证钢球飞出后做平抛运动，斜槽末端必须水平．请简要说明，在实验操作中你是如何检测斜槽末端是否水平的．_____

③如图2所示，在实验中记下钢球的平抛初位置O点，用悬挂的重锤确定竖直线．取下白纸以O为原点，以竖直线为y轴建立坐标系，用平滑曲线画出平抛运动物体的轨迹．如果平抛运动的轨迹是一条抛物线，那么轨迹上任意一点的y坐标与x坐标理论上应满足y=ax²，若设初速度为v₀，重力加速度为g，关系式中的a应等于_________：

A．   B．   C．   D．

④B实验小组为了更方便研究平抛运动，他们在实验中用频闪光源代替钢球，频闪光源的频率为50Hz，抛出后经过画布时在上面留下了一串反映平抛运动轨迹的点迹（如图3）．将点迹拍照后用软件分析可得到各点的坐标．下图中M₁、M₂、M₃是频闪光源平抛运动过程中在画布上留下的三个连续点迹，M₁、M₂、M₃的坐标见表格，通过计算可得频闪光源平抛运动的初速度为_____m/s，当地的重力加速度为_____m/s²

	M1	M2	M3
x/cm	1.0	2.0	3.0
y/cm	0.40	1.19	2.37

⑤该组同学在老师的启发下想进一步探究做平抛运动的物体在竖直方向上的分运动，利用④中的实验装置完成实验并测量相关数据，通过计算机绘出如图4所示的V_y﹣t图象，并拟合出表达式，图中Vy为频闪光源平抛运动竖直方向的分速度．他们通过分析图象和表达式可以得出的结论是_____．

A．斜槽末端可能不水平

B．频闪光源与斜槽之间存在摩擦

C．频闪光源在水平方向上做匀速直线运动

D．频闪光源在竖直方向上做匀加速直线运动

11. 难度：中等

如图所示，研究平抛运动规律的实验装置放置在水平桌面上，利用光电门传感器和碰撞传感器可测得小球的水平初速度和飞行时间，底板上的标尺可以测得水平位移。保持水平槽口距底板高度不变。改变小球在斜槽导轨上下滑的起始位置，测出小球做平抛运动的初速度、飞行时间t和水平位移d，记录在表中。

	0.741	1.034	1.318	1.584
t/ms	292.7	293.0	292.8	292.9
d/cm	21.7	30.3	38.6	46.4

(1)由表中数据可知，在h一定时，小球水平位移d与其初速度成_______关系。

(2)一位同学计算出小球飞行时间的理论值，发现理论值与测量值之差约为3 ms。经检查，实验及测量无误，其原因是__________。

(3)另一位同学分析并纠正了上述偏差后，重新做了这个实验，竟发现测量值依然大于自己得到的理论值，但二者之差在3~7 ms，且初速度越大差值越小。对实验装置的安装进行检查，确认斜槽槽口与底座均水平，则导致偏差的原因是__________。

12. 难度：中等

某同学在做“研究平抛物体的运动”的实验时，让小球多次从斜槽上滚下，在坐标纸上依次记下小球的位置如图所示（O为小球的抛出点）。

(1)在图中描出小球的运动轨迹______。

(2)从图中可看出，某一点的位置有明显的错误，其产生的原因可能是该次实验中，小球从斜槽上滚下时的初始位置比其他几次偏__________（选填 “高”或“低”）。

x/cm	10.00	20.00	30.00
y/cm	5.00	20.00	45.00

(3)某同学从图象中测得的三组数据如表所示，则此小球做平抛运动的初速度=_____m/s。（g取10）

13. 难度：简单

试根据平抛运动原理设计“ 测量弹射器弹丸出射初速度” 的实验方案，提供的实验器材为弹射器(含弹丸，如图所示)、铁架台(带有夹具)、米尺.

(1)画出实验示意图_______；

(2)在安装弹射器时应注意________；

(3)实验中需要测量的量(并在示意图中用字母标出)为________；

(4)由于弹射器每次射出的弹丸初速度不可能完全相等，在实验中应采取的方法是____________；

(5)计算公式为__________________．

六、解答题

14. 难度：简单

为了探究做平抛运动的物体在竖直方向的运动规律，某同学设计了下面一个实验。如图所示，OD为一竖直木板，小球从斜槽上挡板处由静止开始运动，离开O点后做平抛运动，右侧用一束平行光照射小球，小球在运动过程中便在木板上留下影子。如图是用频闪照相机拍摄的小球在运动过程中的位置以及在木板上留下的影子的位置。现测得A、B、C、D四点到O点的距离分别为5.0cm、19.8cm、44.0cm、78.6cm。试根据影子的运动情况讨论小球在竖直方向上的运动情况。（已知照相机的闪光频率为10Hz）

七、实验题

15. 难度：中等

如图（a）所示，AB是一可升降的竖直支架，支架顶端A处固定一弧形轨道，轨道末端水平。一条形木板的上端铰接于过A的水平转轴上，下端搁在水平地面上。将一小球从弧形轨道某一位置由静止释放，小球落在木板上的某处，测出小球平抛运动的水平射程x和此时木板与水平面的夹角，并算出。改变支架AB的高度，将小球从同一位置释放，重复实验，得到多组x和，记录的数据如下表：

实验次数	1	2	3	4	5	6
	0.18	0.32	0.69	1.00	1.19	1.43
x/m	0.035	0.065	0.140	0.160	0.240	0.290

(1)在图（b）的坐标中描点连线，作出的关系图象_____。

(2)根据图象可知小球做平抛运动的初速度=______m/s；实验中发现超过60°后，小球将不会掉落在斜面上，则斜面的长度为_________m。（重力加速度g取，结果均保留两位有效数字，）。

(3)实验中第________次数据出现明显错误，可能的原因是___________。

16. 难度：中等

某物理实验小组采用如图所示的装置研究平抛运动。

(1)某同学每次都将小球从斜槽的同一位置由静止释放，并从斜槽末端水平飞出。改变水平挡板的高度，就改变了小球在板上落点的位置，从而可描绘出小球的运动轨迹。该同学设想小球先后三次做平抛运动，将水平挡板依次放在图中1、2、3的位置，且1与2的间距等于2与3的间距。若三次实验中小球从抛出点到落点的水平位移依次为、、，忽略空气阻力的影响，则下面分析正确的是__________（填选项前的字母）。

A．    B．

C．    D．

(2)另一同学通过正确的实验步骤及操作，在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹。部分运动轨迹如图所示，图中小格在水平方向与竖直方向的长度均为L，、和是轨迹上的3个点，和之间、和之间的水平距离相等，重力加速度为g，可求出小球从运动到所用的时间为____________，小球抛出时的水平速度为___________。