高三物理二輪高頻考點(diǎn)突破專題34 研究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)

高考物理二輪高頻考點(diǎn)專題突破專題34研究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)專練目標(biāo)專練內(nèi)容目標(biāo)1利用“豎檔”研究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)（1T—3T）目標(biāo)2利用“橫檔”研究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)（4T—5T）目標(biāo)3利用其他方法研究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)（6T—10T）【典例專練】一、利用“豎檔”研究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)1．在做“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，為了確定小球在不同時(shí)刻所通過(guò)的位置，實(shí)驗(yàn)時(shí)用如圖1所示的裝置。實(shí)驗(yàn)操作的主要步驟如下：A．在一塊平木板上釘上復(fù)寫紙和白紙，然后將其豎直立于斜槽軌道末端槽口前，木板與槽口之間有一段距離，并保持板面與軌道末端的水平段垂直B．使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止?jié)L下，小球撞到木板在白紙上留下痕跡C．將木板沿水平方向向右平移一段動(dòng)距離，再使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止?jié)L下，小球撞到木板在白紙上留下的痕跡D．將木板再水平向右平移同樣距離，使小球仍從斜槽上緊靠擋板處由靜止?jié)L下，再在白紙上得到痕跡若測(cè)得間距離為，間距離為，已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?。?）關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法中正確的是________A．斜槽軌道必須盡可能光滑B．每次釋放小球的位置可以不同C．每次小球均需由靜止釋放D．小球的初速度可通過(guò)測(cè)量小球的釋放點(diǎn)與拋出點(diǎn)之間的高度，之后再由機(jī)械能守恒定律求出（2）根據(jù)上述直接測(cè)量的量和已知的物理量可以得到小球平拋的初速度大小的表達(dá)式=___________。（用題中所給字母表示）（3）另外一位同學(xué)根據(jù)測(cè)量出的不同情況下的和，令，并描繪出了如圖所示的圖像。若已知圖線的斜率為，則小球平拋的初速度大小與的關(guān)系式為_(kāi)_________。（用題中所給字母表示）【答案】

C

【詳解】（1）[1]A．為了能畫(huà)出平拋運(yùn)動(dòng)軌跡，首先保證小球做的是平拋運(yùn)動(dòng)，所以斜槽軌道不一定要光滑，但必須是水平的，故A錯(cuò)誤；BC．為保證拋出的初速度相同，應(yīng)使小球每次從斜槽上相同的位置由靜止釋放，故B錯(cuò)誤，C正確；D．因?yàn)榇嬖谀Σ亮?，故不滿足機(jī)械能守恒定律，故D錯(cuò)誤；故選C。（2）[2]豎直方向根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得水平方向勻速直線運(yùn)動(dòng)得解得（3）[3]因?yàn)?；?lián)立可得所以圖像的斜率為解得2．一組同學(xué)在教室內(nèi)做研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)，裝置如圖甲所示，末端切線水平的軌道固定在靠近豎直墻的課桌上，在墻上的適當(dāng)位置固定一張白紙，白紙前面覆蓋復(fù)寫紙。讓一小鋼球從軌道頂端由靜止?jié)L下，離開(kāi)軌道后撞擊復(fù)寫紙，在白紙上留下撞擊痕跡點(diǎn)。開(kāi)始時(shí)軌道末端距墻x0，小球撞擊的痕跡點(diǎn)記為1，后依次將課桌遠(yuǎn)離墻移動(dòng)L=30cm，每次移動(dòng)后都讓小鋼球從軌道頂端由靜止?jié)L下，直到小鋼球不能直接碰到墻，撞擊的痕跡點(diǎn)記為2、3、4……。將白紙取下，測(cè)量各撞擊痕跡點(diǎn)之間的距離。如圖乙，第2、3、4點(diǎn)與第1點(diǎn)的距離分別為y1=11.00cm、y2=32.00cm、y3=63.00cm。重力加速度大小取10m/s2。則小鋼球離開(kāi)軌道時(shí)的速度大小為_(kāi)_________m/s；撞擊第3個(gè)點(diǎn)前瞬間小球的速度大小為_(kāi)__________m/s（用根號(hào)表示）；開(kāi)始時(shí)軌道末端與墻的距離x0=__________cm?！敬鸢浮?/p>

3

18【詳解】[1]由題意知，1、2、3、4撞擊點(diǎn)之間的時(shí)間間隔相等，設(shè)為T，則代入數(shù)據(jù)解得水平速度[2]撞擊第3個(gè)痕跡時(shí)，球的豎直分速度為；[3]撞擊第3個(gè)痕跡時(shí)，球下落的高度球離開(kāi)桌面到撞擊第1個(gè)痕跡下落的距離下落時(shí)間；3．在做“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，為了測(cè)量小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度，實(shí)驗(yàn)用如圖所示的裝置。實(shí)驗(yàn)操作的主要步驟如下：（?。┰谝粔K平木板上釘上復(fù)寫紙和白紙，將其豎直立于斜槽軌道末端槽口前，木板與槽口之間有一段初始距離d，并保持板面與軌道末端的水平段垂直。（ⅱ）使小球從較光滑的斜槽上緊靠擋板處由靜止?jié)L下，小球撞到木板在白紙上留下痕跡A（ⅲ）將木板沿水平方向向右平移一段動(dòng)距離x，再使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止?jié)L下，小球撞到木板在白紙上留下痕跡B（ⅳ）將木板再水平向右平移相同距離x，使小球仍從斜槽上緊靠擋板處由靜止?jié)L下，再在白紙上得到痕跡C（ⅴ）測(cè)得A、B、C三點(diǎn)距地面的高度為y1、y2、y3，已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。請(qǐng)回答下列問(wèn)題(1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法中正確的是_______A．每次小球均須由靜止釋放B．每次釋放小球的位置可以不同C．步驟（ⅰ）初始距離d必須與步驟（ⅲ）中距離x相等(2)根據(jù)上述直接測(cè)量的量和已知的物理量可以得到小球平拋的初速度大小的表達(dá)式為v0=______。（用題中所給字母表示）(3)某同學(xué)做進(jìn)一步的研究，改變小球釋放的初始位置的高度h，每改變一次高度，重復(fù)上述步驟（?。?（ⅴ）（其它條件不變），并記錄每次的h、y1、y2、y3.在同一坐標(biāo)系中畫(huà)出、、圖象。根據(jù)你的分析，下列哪個(gè)圖最接近該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果______（圖中直線a表示圖象，直線b表示圖象，直線c表示圖象）。A．B．C．D．【答案】

A

C【詳解】(1)[1]AB．為了讓小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度相等，每次讓小球從斜槽的同一位置由靜止釋放，故A正確B錯(cuò)誤；C．步驟(ⅰ)初始距離d不需要與步驟(ⅲ)中距離x相等，故D錯(cuò)誤。故選A。(2)[2]在豎直方向上根據(jù)得則初速度為(3)[3]不考慮小球與斜槽間的摩擦，根據(jù)動(dòng)能定理得解得平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間則，H為斜槽底端到地面的高度，解得，y1、y2、y3對(duì)應(yīng)的水平位移逐漸增大，即斜率的絕對(duì)值逐漸增大，故C正確ABD錯(cuò)誤。故選C。二、利用“橫檔”研究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)4．用如圖甲所示裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)，將白紙和復(fù)寫紙對(duì)齊重疊并固定在豎直的硬板上，鋼球沿斜槽軌道PQ滑下后從Q點(diǎn)水平飛出，落在水平擋板MN上。由于擋板靠近硬板一側(cè)較低，鋼球落在擋板上時(shí)，鋼球側(cè)面會(huì)在白紙上擠壓出一個(gè)痕跡點(diǎn)。移動(dòng)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(diǎn)。（1）下列實(shí)驗(yàn)條件必須滿足的有___________；A．斜槽軌道光滑B．斜槽軌道末端水平C．擋板高度等間距變化D．每次從斜槽上相同的位置無(wú)初速度釋放鋼球（2）為定量研究，建立以水平方向?yàn)閤軸、豎直方向?yàn)閥軸的坐標(biāo)系。a.取平拋運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，將鋼球靜置于Q點(diǎn)，鋼球的________（選填“最上端”、“最下端”或者“球心”）對(duì)應(yīng)白紙上的位置即為原點(diǎn)；b.若遺漏記錄平拋軌跡的起始點(diǎn)，也可按下述方法處理數(shù)據(jù)：如圖乙所示，在軌跡上取A、B、C三點(diǎn)，AB和BC的水平間距相等且均為x，測(cè)得AB和BC的豎直間距分別是y1和y2，可求得鋼球平拋的初速度大小為_(kāi)__________（已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，結(jié)果用上述字母表示）?！敬鸢浮?/p>

BD

球心

【詳解】（1）[1]通過(guò)步驟理解實(shí)驗(yàn)原理和方法，控制實(shí)驗(yàn)條件，確保平拋的初速度大小一定、方向水平，只要無(wú)初速度等高點(diǎn)釋放，由動(dòng)能定理知道，到斜槽末端速度大小一定，和斜槽是否光滑無(wú)關(guān)；為了描出運(yùn)動(dòng)軌跡，和擋板是否豎直等間距移動(dòng)無(wú)關(guān)。故選BD。（2）[2]為了凸顯研究質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，應(yīng)該體現(xiàn)球心，所以選球心為原點(diǎn)；[3]由；可得5．用如圖1所示裝置探究平拋運(yùn)動(dòng)。將白紙和復(fù)寫紙對(duì)齊重疊并固定在豎直的硬板上。鋼球沿斜槽軌道滑下后從點(diǎn)飛出，落在水平擋板上。由于擋板靠近硬板一側(cè)較低，鋼球落在擋板上時(shí)，鋼球側(cè)面會(huì)在白紙上擠壓出一個(gè)痕跡點(diǎn)。移動(dòng)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(diǎn)。（1）下列實(shí)驗(yàn)條件必須滿足的有______；A．斜槽軌道末段水平

B．斜槽軌道光滑C．每次從斜槽上不同的位置無(wú)初速度釋放鋼球

D．擋板等間距移動(dòng)（2）在實(shí)驗(yàn)中某同學(xué)用一張印有小方格的紙代替白紙記錄小球運(yùn)動(dòng)的軌跡，小方格的邊長(zhǎng)，根據(jù)小球在平拋運(yùn)動(dòng)途中的、、、四個(gè)位置（如圖2所示）進(jìn)行分析，則小球平拋初速度的計(jì)算式______（用、表示），其數(shù)值是______m/s；小球在點(diǎn)的速率為_(kāi)_____m/s。（取，以上計(jì)算的結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）。【答案】

A

0.80

1.0【詳解】（1）[1]A．斜槽軌道末段水平，以保證小球能做平拋運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A正確；BC．斜槽軌道不一定要光滑，只要到達(dá)底端時(shí)速度相同即可，則每次從斜槽上相同的位置無(wú)初速度釋放鋼球，選項(xiàng)BC錯(cuò)誤；D．擋板MN不一定要等間距移動(dòng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選A。（2）[2]根據(jù)可得則初速度[3]解得[4]小球在點(diǎn)的豎直速度，b點(diǎn)的速率為三、利用其他方法研究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)6．某科學(xué)興趣小組要驗(yàn)證小球平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案如圖甲所示，用輕質(zhì)細(xì)線拴接一小球，在懸點(diǎn)O正下方有水平放置的熾熱的電熱絲P，當(dāng)懸線擺至電熱絲處時(shí)能輕易被燒斷；為水平木板，已知懸線長(zhǎng)為L(zhǎng)，懸點(diǎn)到木板的距離。（1）將小球向左拉起后自由釋放，最后小球落到木板上的C點(diǎn)，。（2）圖乙是以豎直方格板為背景通過(guò)頻閃照相得到的照片，每個(gè)格的邊長(zhǎng)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，記錄了小球在運(yùn)動(dòng)途中的三個(gè)位置，如圖所示，則該頻閃照相的周期為_(kāi)____s，小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為_(kāi)____；（）。（3）在其他條件不變的情況下，若改變釋放小球時(shí)懸線與豎直方向的夾角，小球落點(diǎn)與點(diǎn)的水平距離x將隨之改變，經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)，以為縱坐標(biāo)、為橫坐標(biāo)，得到如圖丙所示圖象，則當(dāng)時(shí)，x為_(kāi)____m（答案可帶根號(hào)）?！敬鸢浮?/p>

0.1

1.5

0.52或【詳解】（2）[1][2]在豎直方向上，根據(jù)得則小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度（3）[3]由圖丙可知當(dāng)時(shí)，可得7．某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室用手機(jī)拍攝小球做平拋運(yùn)動(dòng)的視頻，利用截取的分幀圖片中小球的位置來(lái)估測(cè)當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。（1）按圖甲所示安裝好器材，將斜槽軌道固定在實(shí)驗(yàn)桌上，其末端伸出桌面外，把木板調(diào)整到豎直位置，使板面與小球運(yùn)動(dòng)軌跡所在平面平行且靠近，豎直放置的刻度尺與拋出點(diǎn)對(duì)齊。手機(jī)固定在三腳架上，調(diào)整好手機(jī)鏡頭的位置。打開(kāi)手機(jī)攝像功能，開(kāi)始攝像，然后將小球從斜槽上某一位置釋放。（2）停止攝像，取小球拋出瞬間為第一幀圖片，每間隔s取一幀圖片，從視頻中再截取第二、三、四幀圖片，圖片中小球和對(duì)應(yīng)刻度尺刻度如圖乙所示?？潭瘸叩姆侄戎凳?mm，結(jié)合第二、三、四幀圖片可推測(cè)當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣燃s為_(kāi)__________m/s2（結(jié)果保留三位小數(shù)），小球水平速度約為_(kāi)__________m/s，斜槽軌道末端___________（填“水平”或“不水平”）。（3）查資料得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萴/s2，實(shí)驗(yàn)測(cè)得重力加速度的相對(duì)誤差為_(kāi)__________（保留1位有效數(shù)字），引起實(shí)驗(yàn)誤差的原因可能是___________（填“小球與斜槽軌道間的摩擦力”或“空氣對(duì)小球的阻力”）?！敬鸢浮?/p>

9.216

0.6

不水平

6%

空氣對(duì)小球的阻力【詳解】（2）[1][2][3]第二、三、四幀圖片中小球上端所在位置對(duì)應(yīng)的豎直刻度尺的刻度值分別為，，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律求得加速度由小球球心對(duì)應(yīng)的水平刻度尺位置的示數(shù)可知小球水平速度約為0.6m/s，若斜槽軌道末端水平，則從第一幀到第二幀，豎直方向的位移應(yīng)為可知斜槽軌道末端不水平。（3）[4][5]相對(duì)誤差為小球與斜槽軌道間的摩擦力對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)過(guò)程沒(méi)有影響，則原因可能是空氣對(duì)小球的阻力使測(cè)得的重力加速度偏小。8．為了探究“平拋運(yùn)動(dòng)”的規(guī)律，小明設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下圖所示，其中M是電風(fēng)扇，它能夠帶動(dòng)小球A以一定初速度進(jìn)入滑道。當(dāng)小球抵達(dá)第二個(gè)光電門時(shí)，傳感器接收到小球信號(hào)并傳輸至與平拋軌道等高的質(zhì)量更大的B小球裝置處，將B小球由靜止釋放。試回答下列小題：（1）下列實(shí)驗(yàn)器材是本實(shí)驗(yàn)必須要的是___________。A．帶重錘的線

B．刻度尺

C．秒表

D．天平

E.砝碼（2）當(dāng)測(cè)得光電門的間距為10cm，小球從光電門1到光電門2的時(shí)間為0.05s，則小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為_(kāi)__________。（3）本實(shí)驗(yàn)的目的是為了___________。A．驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)的初速度不影響豎直方向上速度的改變B．驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)的初速度越大，物體移動(dòng)的位移越大C．驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)不受物體質(zhì)量的影響D．驗(yàn)證重力越大的物體，在做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)受空氣阻力的影響更?。?）在測(cè)量小球的直徑時(shí)，下列測(cè)量方法誤差較小的是___________。A．B．【答案】

AB

2m/s

A

A【詳解】(1)[1]本實(shí)驗(yàn)需要用帶重錘的線確定豎直方向，需要刻度尺測(cè)量?jī)晒怆婇T間距，AB正確。故選AB。(2)[2]當(dāng)測(cè)得光電門的間距為10cm，小球從光電門1到光電門2的時(shí)間為0.05s，則小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為(3)[3]本實(shí)驗(yàn)把平拋運(yùn)動(dòng)與自由落體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行比較，主要目的是為了驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)的豎直分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)，平拋的初速度不影響豎直方向上速度的改變，A正確。故選A。(4)[4]A圖中操作方法正確，誤差較小，B圖把小球卡在外測(cè)量爪凹槽處，會(huì)產(chǎn)生較大誤差，A正確。故選A。9．某小組設(shè)計(jì)了一個(gè)研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置，在拋出點(diǎn)O的正前方，豎直放置一塊毛玻璃。他們利用不同的頻閃光源，在小球拋出后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中光源閃光，會(huì)在毛玻璃上出現(xiàn)小球的投影點(diǎn)，在毛玻璃右邊用照相機(jī)進(jìn)行多次曝光，拍攝小球在毛玻璃上的投影照片，如圖1，小明在O點(diǎn)左側(cè)用水平的平行光源照射，得到的照片如圖3；如圖2，小紅將一個(gè)點(diǎn)光源放在O點(diǎn)照射重新實(shí)驗(yàn)，得到的照片如圖4，已知光源的閃光頻率均為31Hz，光源到玻璃的距離L＝1.2m，兩次實(shí)驗(yàn)小球拋出時(shí)的初速度相等，根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)可求出：（結(jié)果均保留2位小數(shù)）（1）重力加速度的大小為_(kāi)_______m/s2，投影點(diǎn)經(jīng)過(guò)圖3中M位置時(shí)的豎直速度大小為_(kāi)_______m/s；（2）小球平拋時(shí)的初速度大小為_(kāi)_______m/s。【答案】

9.61

0.62

9.30【詳解】(1)[1]若用平行光照射，則球在毛玻璃上的投影即為小球豎直方向上的位移，根據(jù)代入數(shù)據(jù)，得[2]投影