2022屆新高考物理實驗題解析十三：研究平拋運動（解析版）

實驗十三研究平物運動

—2022屆高考物理實驗題解析

1.2021全國乙卷第9題.

某同學(xué)利用圖（a）所示裝置研究平拋運動的規(guī)律。實驗時該同學(xué)使用頻閃儀和照相機對做平拋運動的

小球進行拍攝，頻閃儀每隔0.05s發(fā)出一次閃光，某次拍攝后得到的照片如圖（b）所示（圖中未包括

小球剛離開軌道的影像）。圖中的背景是放在豎直平面內(nèi)的帶有方格的紙板，紙板與小球軌跡所在平面

平行，其上每個大方格的邊長為5cm。該同學(xué)在實驗中測得的小球影像的高度差已經(jīng)在圖（b）中標

出。

圖(b)

完成下列填空：（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）

（1）小球運動到圖（b）中位置/時，其速度的水平分量大小為.m/s,豎直分量大小為

m/s；

（2）根據(jù)圖（b）中數(shù)據(jù)可得，當?shù)刂亓铀俣鹊拇笮閙/s2o

【答案】(1).1.0(2).2.0(3).9.7

【解析】

（1）［1］因小球水平方向做勻速直線運動，因此速度為

v=—=m/s=1.0m/s

n°t0.05

［2］豎直方向做自由落體運動，因此A點的豎直速度可由平均速度等于時間中點的瞬時速度求得

8x5x10-2

vm/s=2.0m/s

.0.05x4

（2）［3］由豎直方向的自由落體運動可得g=為+一y

代入數(shù)據(jù)可得g=9.7m/s2。

2.某實驗小組利用圖1所示裝置測定平拋運動的初速度。把白紙和復(fù)寫紙疊放一起固定在豎直木板上，

在桌面上固定一個斜面，斜面的底邊防與桌子邊緣及木板均平行。每次改變木板和桌邊之間的距離，讓

鋼球從斜面頂端同一位置滾下，通過碰撞復(fù)寫紙，在白紙上記錄鋼球的落點。

調(diào)節(jié)螺旋

圖I

①為了正確完成實驗，以下做法必要的是o

A.實驗時應(yīng)保持桌面水平

B.每次應(yīng)使鋼球從靜止開始釋放

C.使斜面的底邊ab與桌邊重合

D.選擇對鋼球摩擦力盡可能小的斜面

②實驗小組每次將木板向遠離桌子的方向移動0.2m,在白紙上記錄了鋼球的4個落點，相鄰兩點之間的

距離依次為15.0cm、25.0cm、35.0cm,示意如圖2。重力加速度g=10m/s),鋼球平拋的初速度為

___________m/so

圖2

③圖1裝置中，木板上懸掛一條鉛垂線，其作用是o

【答案】(1).AB(2).2(3).方便調(diào)整木板保持在豎直平面上

【解析】①[1]A.實驗過程中要保證鋼球水平拋出，所以要保持桌面水平，故A正確；

B.為保證鋼球拋出時速度相同，每次應(yīng)使鋼球從同一位置靜止釋放，故B正確；

CD.實驗只要每次鋼球拋出時速度相同即可，斜面底邊助與桌面是否重合和鋼球與斜面間的摩擦力大小

對于每次拋出的速度無影響，故C錯誤，D錯誤。

故選AB。

②[2]每次將木板向遠離桌子的方向移動0.2m,則在白紙上記錄鋼球的相鄰兩個落點的時間間隔相等，

剛球拋出后在豎直方向做自由落體運動，根據(jù)?=g〃可知相鄰兩點的時間間隔為

（25-15）?W2

T=------------s=O.ls

Vio

r02

剛球在水平方向上做勻速直線運動，所以小球初速度為u=-=—m/s=2m/s

T0.1

③[3]懸掛鉛垂線的目的是方便調(diào)整木板保持在豎直平面上。

3.用如圖1所示裝置研究平地運動。將白紙和復(fù)寫紙對齊重疊并固定在豎直的硬板上。鋼球沿斜槽軌道戶

襦下后從。點飛出，落在水平擋板砒。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(fù)，白紙上將留下一系列痕跡點。

硬板白紙

圖1

（1）下列實驗條件必須滿足的有?

A.斜槽軌道光滑

B.斜槽軌道末段水平

C.擋板高度等間距變化

D.每次從斜槽上相同的位置無初速度釋放鋼球

（2）為定量研究，建立以水平方向為詢、豎直方向為謝的坐標系。

a.取平拋運動的起始點為坐標原點，將鋼球靜置于。點，鋼球的（選填“最上端”、

”最下端"或者“球心”）對應(yīng)白紙上的位置即為原點；在確定諭時（選填“需要”

或者“不需要”）詢與重錘線平行。

b.若遺漏記錄平拋軌跡的起始點，也可按下述方法處理數(shù)據(jù)：如圖2所示，在軌跡上取小B、C

三點，渤加的水平間距相等且均為X,測得后D應(yīng)的豎直間距分別是刀和肉則自1

（選填“大于”、“等于”或者“小于”）?？汕蟮娩撉蚱綊伒某跛俣却笮?/p>

_（已知當?shù)刂亓铀俣葹間,結(jié)果用上述字母表示）。

(3)為了得到平拋物體的運動軌跡，同學(xué)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(wěn)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

(4)伽利略曾研究過平拋運動，他推斷：從同一炮臺水平發(fā)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

(5)牛頓設(shè)想，把物體從高山上水平拋出，速度一次比一次大，落地點就一次比一次遠，如果速度

足夠大，物體就不再落回地面，它將繞地球運動，成為人造地球衛(wèi)星。

同樣是受地球引力，隨著拋出速度增大，物體會從做平拋運動逐漸變?yōu)樽鰣A周運動，請分

析原因。

【答案】21.(18分)(1)BD(2)a.球心需要b.大于(3)AB(4)B

V2-yi

(5)物體初速度較小時，運動范圍很小，引力可以看作恒力——重力，做平拋運動；隨著物體初速

度增大，運動范圍變大，引力不能再看作恒力；當物體初速度達到第一宇宙速度時，做圓周運動而成

為地球衛(wèi)星。

【解析】(1)斜槽末段水平保證鋼球平拋。

y-y,x

（2）b.丫2-2=gT?,所以T=--2---,%=不=》.

gT

4.如圖所示，在研究平拋運動時，小球力沿軌道滑下，離開軌道末端(末端

水平)時撞開輕質(zhì)接觸式開關(guān)S,被電磁鐵吸住的與軌道末端等高的小球8

同時自由下落.改變整個裝置的高度〃和改變力球釋放時的初位置做同樣

的實驗，發(fā)現(xiàn)從8兩球總是同時落地.

(1)該實驗現(xiàn)象揭示了4球在離開軌道后在方向上分運動

的規(guī)律;

（2）該實驗裝置