實驗探究平拋運動的特點

5.3實驗：探究平拋運動的特點知識點一拋體運動和平拋運動1．拋體運動：以一定的速度將物體拋出，在空氣阻力可以忽略的情況下，物體只受重力作用的運動．2．平拋運動：初速度沿水平方向的拋體運動．3．平拋運動的特點：(1)初速度沿水平方向；(2)只受重力作用．知識點二實驗：探究平拋運動的特點1．實驗思路(1)基本思路：根據運動的分解，把平拋運動分解為不同方向上兩個相對簡單的直線運動，分別研究物體在這兩個方向的運動特點．(2)平拋運動的分解：可以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．2．進行實驗方案一：頻閃照相(或錄制視頻)的方法(1)通過頻閃照相(或錄制視頻)，獲得小球做平拋運動時的頻閃照片(如圖1所示)；圖1(2)以拋出點為原點，建立直角坐標系；(3)通過頻閃照片描出小球經過相等時間間隔所到達的位置；(4)測量出經過T、2T、3T、…時間內小球做平拋運動的水平位移和豎直位移，并填入表格；(5)分析數(shù)據得出小球水平分運動和豎直分運動的特點.拋出時間T2T3T4T5T水平位移豎直位移結論水平分運動特點豎直分運動特點方案二：分別研究水平和豎直方向分運動規(guī)律步驟1：探究平拋運動豎直分運動的特點圖2(1)如圖2所示，用小錘擊打彈性金屬片后，A球做平拋運動；同時B球被釋放，做自由落體運動．觀察兩球的運動軌跡，聽它們落地的聲音．(2)分別改變小球距地面的高度和小錘擊打的力度，即改變A球的初速度，發(fā)現(xiàn)兩球仍同時落地，說明平拋運動在豎直方向的分運動為自由落體運動．步驟2：探究平拋運動水平分運動的特點(1)裝置和實驗①如圖3所示，安裝實驗裝置，使斜槽M末端切線水平，使固定的背板豎直，并將一張白紙和復寫紙固定在背板上，N為水平放置的可上下調節(jié)的傾斜擋板．圖3②讓鋼球從斜槽上某一高度滾下，從末端飛出后做平拋運動，使鋼球的軌跡與背板平行．鋼球落到傾斜的擋板N上，擠壓復寫紙，在白紙上留下印跡．③上下調節(jié)擋板N，進行多次實驗，每次使鋼球從斜槽上同一(選填“同一”或“不同”)位置由靜止?jié)L下，在白紙上記錄鋼球所經過的多個位置．④以斜槽水平末端端口處鋼球球心在白紙上的投影點為坐標原點O，過O點畫出豎直的y軸和水平的x軸．⑤取下坐標紙，用平滑的曲線把這些印跡連接起來，得到鋼球做平拋運動的軌跡．⑥根據鋼球在豎直方向是自由落體運動的特點，在軌跡上取豎直位移為y、4y、9y…的點，即各點之間的時間間隔相等，測量這些點之間的水平位移，確定水平方向分運動的特點．⑦結論：平拋運動在相等時間內水平方向位移相等，平拋運動水平方向為勻速直線運動．(2)注意事項①實驗中必須調整斜槽末端的切線水平，使小球做平拋運動(調節(jié)方法：將小球放在斜槽末端水平部分，若小球靜止，則斜槽末端水平)．②背板必須處于豎直面內，固定時要用鉛垂線檢查坐標紙豎線是否豎直．③小球每次必須從斜槽上同一位置由靜止釋放，這樣可以使小球每次的軌跡相同．④坐標原點不是槽口的端點，應是小球出槽口時小球球心在背板上的投影點．⑤小球開始滾下的位置高度要適中，以使小球做平拋運動的軌跡由坐標紙的左上角一直到達右下角為宜.（2023?北京開學）為了研究平拋運動的特點，老師做了如下演示實驗：實驗裝置如圖所示，將小球A緊靠彈性金屬片放在水平臺的邊緣，彈性金屬片夾住小球B?，F(xiàn)用小錘打擊彈性金屬片，使A球水平拋出的同時B球被松開下落。關于該實驗，下列說法中正確的是（）A．應保持兩球的質量相等 B．應保持裝置的高度不變進行多次實驗 C．應改變裝置的高度分別進行多次實驗 D．這個實驗的目的是為了說明A球在水平方向做勻速直線運動【解答】解：根據裝置圖可知，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，因此將同時落地，由于兩球同時落地，因此說明A、B在豎直方向運動規(guī)律是相同的，不能說明在水平方向上做勻速直線運動，故根據實驗結果可知，平拋運動在豎直方向的分運動是自由落體運動，不需要兩球質量相等，要多次實驗，觀察現(xiàn)象，則應改變裝置的高度，多次實驗，故C正確；ABD錯誤；故選：C。（2023?河源開學）如圖所示為在探究平拋運動的實驗中，某實驗小組測得了物體水平方向位移隨時間變化的x﹣t圖像和豎直方向速度隨時間變化的vy﹣t圖像。對于物體在內的運動，下列說法正確的是（）A．物體在水平方向上做勻加速直線運動 B．物體在豎直方向上下落的高度約為 C．物體在水平方向上的速度大小約為 D．物體在相等時間內的速度變化量不斷增大【解答】解：AC、由x﹣t圖像知，物體在水平方向的運動為勻速直線運動，速度大小vx=ΔxΔt=0.770.5B、由vy﹣t圖像知，物體在豎直方向做勻加速直線運動，加速度大小a=ΔvyΔt=0-(-0.5)0.5m/s2＝10m/s2，圖像與t軸圍成的面積表示位移，則下落高度D、物體運動過程中，加速度恒定，則相等時間內的速度變化量相同，故D錯誤。故選：C。（2023?雨花臺區(qū)校級學業(yè)考試）圖（a）是“探究平拋運動的特點”的實驗裝置，圖（b）是實驗中拍攝的頻閃照片，由此可知小球做的不是平拋運動。其原因可能是（）A．斜槽末端不水平 B．斜槽末端不光滑 C．釋放小球的位置偏高 D．釋放小球時有初速度【解答】解：做平拋運動的條件是物體只受重力、具有水平初速度，由圖可知小球做的是斜上拋運動，故斜槽末端不水平，故A正確，BCD錯誤。故選：A。（2023春?西城區(qū)期末）如圖所示，A、B兩球靜止在同一高度處。用錘打擊彈性金屬片，A球沿水平方向飛出的同時B球做自由落體運動，觀察到兩球同時落地。改變兩球的高度和擊打的力度多次實驗，總能觀察到兩球同時落地。這個現(xiàn)象說明（）A．小球A在水平方向做勻速運動 B．小球A在豎直方向做自由落體運動 C．小球A在豎直方向做勻速運動 D．小球A在水平方向做勻速運動，豎直方向做自由落體運動【解答】解：由于A、B兩球同時從同一高度開始下落，并且同時到達地面，故在豎直方向兩球遵循相同的運動規(guī)律是相同的。由于B球做自由落體運動，故A球在平拋過程中在豎直方向也做自由落體運動，而A球在水平方向的運動沒有可以參照的物體，故無法確定平拋運動的物體在水平方向的運動所遵循的規(guī)律，故ACD錯誤，B正確。故選：B。（2023春?永昌縣校級期末）某實驗小組用如圖甲所示的裝置探究平拋運動。（1）用不同的力擊打彈簧金屬片，可以觀察到。（填選項前的字母）A．A、B兩球同時落地B．A、B兩球的運動路線相同C．擊打的力度越大，A、B兩球落地時間間隔越大（2）某次實驗過程中用頻閃照相機獲得小球A連續(xù)三個時刻的位置如圖乙所示，頻閃照相機的頻率為f＝10Hz。用刻度尺測得照片上。x1＝x2＝，y1＝，y2＝，物體的實際大小與照片上物體影像的大小的比值為10，則小球平拋的初速度大小為m/s，當?shù)氐闹亓铀俣萭為m/s2。（計算結果均保留兩位有效數(shù)字）【解答】解：（1）該實驗裝置可驗證平拋運動的物體在豎直方向上做自由落體運動，根據t=2hg可知，改變打擊力度，A、B兩球同時落地，而平拋運動水平方向做勻速直線運動，改變打擊力度會使A球做平拋運動的初速度變化，因此A球的運動軌跡發(fā)生改變，但B球運動軌跡不發(fā)生變化。故A正確，B（2）圖乙中，小球從M點到N點，N點到P點的時間間隔為：T=小球平拋的初速度大小為：v在豎直方向有：k(y2-y1)=gT2，其中故答案為：（1）A；（2）；（2023春?重慶月考）小明同學用如圖所示的裝置進行實驗，用小錘擊打彈性金屬片，A球沿水平方向飛出，同時B球自由落下。多次改變小球距地面的高度和打擊的力度，均可觀察到兩球同時落地，則該實驗說明A球（）A．在水平方向上做勻速直線運動 B．在水平方向上做勻變速直線運動 C．在豎直方向上做勻速直線運動 D．在豎直方向上做自由落體運動【解答】解：由題可知，A球沿水平方向拋出做平拋運動，同時B球被松開，自由下落做自由落體運動。將小球A做的平拋運動與做自由落體運動的小球B的運動進行對比，只能說明A豎直方向上的運動情況，不能說明A在水平方向的運動情況，故與B的運動進行對比，根據兩球同時落地的現(xiàn)象，說明A球在豎直方向上的分運動是自由落體運動，不能說明A球在水平方向上的運動。故ABC錯誤，D正確；故選：D。（2023春?河西區(qū)期中）右圖是“研究平拋物體的運動”的實驗裝置圖。實驗時，除了木板、小球，斜槽、鉛筆、圖釘之外，下列器材中不需要的是（）A．刻度尺 B．秒表 C．坐標紙 D．重垂線【解答】解：在做“研究平拋物體的運動”實驗時，除了木板、小球、斜槽、鉛筆、圖釘之外，下列器材中還需要重垂線，確保小球拋出是在豎直面內運動，還需要坐標紙和刻度尺，便于確定小球間的距離，根據平拋運動規(guī)律可知不需要的是秒表，故ACD正確，B錯誤；本題選擇不需要的；故選：B。（2023春?河西區(qū)期中）如圖所示，在豎直板上某高度處固定一個圓弧軌道，軌道的末端水平，在與軌道末端O點同一高度處固定第二塊電磁鐵，并通過O點處的開關控制。當釋放A小球運動到斜槽末端O點處時，觸動開關，B小球開始做自由落體運動，同時A小球做平拋運動，兩個小球恰好在P點相遇。忽略小球的大小，固定在豎直板上的方格紙為正方形小格，每小格的邊長均為5cm，則（）A．球A、B在P點相遇，說明平拋運動在豎直方向上是勻速直線運動 B．球A、B在P點相遇，說明平拋運動在水平方向上是自由落體運動 C．小球A做平拋運動的初速度大小為 D．小球A做平拋運動的初速度大小為【解答】解：AB、A球做平拋運動，B球做勻速直線運動，球A、B在P點相遇，說明A、B兩球在豎直方向運動規(guī)律相同，即平拋運動在豎直方向上是自由落體運動，故AB錯誤；CD、正方形小格的邊長L＝5cm＝，A球做平拋運動，在豎直方向：h＝9L=12gtA球平拋運動的初速度v0=9Lt故C正確，D錯誤；故選：C。（2022秋?清江浦區(qū)校級期末）如圖所示，在“研究平拋運動”實驗中，橫擋條卡住平拋小球，用鉛筆標注小球的最高點，從而確定平拋運動的軌跡，關于此實驗，下列說法正確的是（）A．坐標原點應選小球在斜槽末端點時球心的位置 B．坐標原點應選小球在斜槽末端點時球的上端 C．每次從斜槽上釋放小球的位置不一定相同 D．斜槽軌道必須是光滑的【解答】解：AB．由于實驗步驟中用鉛筆標注小球的最高點，所以坐標原點應選小球在斜槽末端點時小球的上端。故A錯誤，B正確；CD．為了確定平拋的運動軌跡，需要小球有不變的初速度，所以每次從斜槽上釋放小球的位置必須相同，而下滑過程中軌道是否光滑對實驗沒有影響。故CD錯誤。故選：B。（2023春?九江期末）頻閃照相是研究運動的常用手段，新閃儀每隔相等時間短暫閃光一次，照片上記錄了鋼球在各個時刻的位置。（1）某同學做該實驗時事先沒確定豎直方向，如圖甲所示，已知為相鄰的三個拍照點，該同學通過連接AC線段取其中點O，然后連接OB兩點，OB兩點所在直線即為豎直方向（y方向）。（2）如圖乙是小球做平拋運動的頻閃照片，圖中小方格的邊長5cm，那么小球平拋的初速度大小v0＝m/s，經B點合速度大小vB＝m/s。（結果均保留兩位有效數(shù)字，g取10m/s2）【解答】解：（2）根據圖乙可知，相鄰點跡之間的水平距離相等，即相鄰點跡之間的時間間隔相等，根據Δy＝gT2解得T=Δyg小球平拋的初速度為v0=5LT小球經B點豎直分速度大小vBy=5L+7L2T=經B點合速度大小vB=解得：vB＝故答案為：（2）；（2023春?開封期末）（1）在做“研究平拋物體的運動”實驗時，為了能較準確地描繪運動軌跡，下面列出了一些操作要求，將你認為正確且有必要的選項前面的字母填在橫線上。A．通過調節(jié)使斜槽的末端保持水平B．斜槽必須盡可能光滑C．每次必須由靜止開始從同一位置釋放小球D．將球的位置記錄在紙上后，取下紙，用直尺將點連成折線（2）有一個同學在實驗中，只畫出了平拋軌跡的一部分曲線，如圖所示他在曲線上取水平距離x相等的三點A、B、C，量得x＝。又量出它們之間的豎直距離分別為y1＝，y2＝，利用這些數(shù)據，可求得物體拋出時的初速度大小v0＝m/s。（g取10m/s2）【解答】解：（1）A、過調節(jié)使斜槽末端保持水平，是為了保證小球做平拋運動，故A正確。B、為要畫同一運動的軌跡，必須每次釋放小球的位置相同，到達斜槽末端的速度相同，所以斜槽是否光滑沒有影響。故B錯誤；C、為要畫同一運動的軌跡，必須每次釋放小球的位置相同，且由靜止釋放，以保證獲得相同的初速度，故C正確；D、球經過不同高度的位置記錄在紙上后，取下紙，平滑的曲線把各點連接起來，故D錯誤。故選：AC（2）從圖中看出，A、B、C三個點間的水平位移均相等，因此這3個點是等時間間隔點。豎直方向兩段相鄰位移之差是個定值，即為：Δy＝gT2＝y(tǒng)2﹣y1＝﹣＝解得：T=Δyg小球運動中水平分速度的大小為：v0=x故答案為：（1）AC；（2）。（2023春?廬江縣期末）某同學在實驗室發(fā)現(xiàn)一張小球做平拋運動的部分頻閃照片，小球的瞬時位置如圖中A、B、C所示，照片背景為一堵貼近小球的豎直磚墻，已知每塊磚的厚度h＝和長度l＝，頻閃照片的拍攝頻率f＝14Hz，不計磚塊間的縫隙寬度和空氣阻力。（1）由以上已知量和測量量，可求得小球的水平初速度v0＝m/s。當?shù)氐闹亓铀俣萭＝m/s2；（結果均保留兩位有效數(shù)字）；（2）小球實際的拋出位置在A點上方第層磚內?！窘獯稹拷猓海?）根據在豎直方向上為自由落體運動得：3h﹣2h＝gT2再根據水平方向做勻速直線運動有：v其中T=將h＝5cm＝，l＝15cm＝，f＝14Hz，代入可解得：v0＝；g＝2；（2）B點豎直方向的分速度為vBy=5拋出點到B點的豎直距離為y=解得y≈＝所以小球實際的拋出位置在A點上方第二層磚內。故答案為：（1）；；（2）二（2023春?虹口區(qū)期末）套圈游戲深得人們的喜愛。游戲時，將圓圈向前拋出，套中目標即為獲勝。假定沿水平方向將圓圈拋出，忽略空氣阻力，g取10m/s2。（1）圓圈在空中。A．做勻速運動B．做勻變速直線運動C．做勻變速曲線運動D．做變加速曲線運動（2）若初速度v0＝2m/s，則從拋出開始，t＝0到t＝的時間內圓圈速度變化的方向。A．豎直向下B．在水平方向上C．與水平方向成45°角斜向上D．與水平方向成45°角斜向下（3）某同學在試投時，圓圈落在圖2中的虛線位置。正式投擲時，為了能套住小熊，應。A．保持初速度v0不變，增大拋出點的高度hB．保持初速度v0不變，減小拋出點的高度hC．保持拋出點的高度h不變，增大初速度v0D．同時增大拋出點的高度h和初速度v0（4）為探究圓圈在水平方向的運動規(guī)律，某同學在實驗室用圖3所示裝置進行研究。下列說法中合理的是。A．應選用體積較大的木球研究B．每次小球釋放的初始位置可以改變C．實驗中，擋板的高度必須固定不變D．斜槽的摩擦力對探究小球在水平方向的運動規(guī)律沒有影響（5）另一同學用頻閃照相拍下圓圈運動的