人教高中物理同步講義練習(xí)必修二5.3 實(shí)驗(yàn)：探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn) （解析版）

5.3實(shí)驗(yàn)：探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)目標(biāo)通過實(shí)驗(yàn)，探究并認(rèn)識(shí)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。1、知道拋體運(yùn)動(dòng)和平拋運(yùn)動(dòng)，知道用運(yùn)動(dòng)分解的方法研究平拋運(yùn)動(dòng)。2、知道平拋運(yùn)動(dòng)的條件及相應(yīng)控制方法，會(huì)用獲得位置的方法確定多個(gè)點(diǎn)，并會(huì)描繪平拋運(yùn)動(dòng)是軌跡。3、會(huì)根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，研究平拋運(yùn)動(dòng)水平和豎直分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。4、通過探究平拋運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)，了解科學(xué)探究中獲取及處理數(shù)據(jù)的方法。002預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)課前研讀課本，梳理基礎(chǔ)知識(shí)：一、實(shí)驗(yàn)思路1.思路：把復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)分解為不同方向上兩個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的直線運(yùn)動(dòng)。2.平拋運(yùn)動(dòng)的分解方法由于物體是沿著水平方向拋出的，在運(yùn)動(dòng)過程中只受到豎直向下的重力作用，可嘗試將平拋運(yùn)動(dòng)分解為水平方向的分運(yùn)動(dòng)和豎直方向的分運(yùn)動(dòng)。二、探究平拋運(yùn)動(dòng)豎直分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)1.實(shí)驗(yàn)按圖示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，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(dòng)A，小鋼球A具有水平初速度，做平拋運(yùn)動(dòng)，同時(shí)松開小鋼球B，自由下落，做自由落體運(yùn)動(dòng)。2.分析仔細(xì)觀察可知，不管兩個(gè)小鋼球距地面的高度為多大，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(shí)落地，說明兩小鋼球在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等，即做平拋運(yùn)動(dòng)的物體在豎直方向上的分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)。3.結(jié)論做平拋運(yùn)動(dòng)的物體在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)。三、探究平拋運(yùn)動(dòng)水平分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)1.實(shí)驗(yàn)在圖示的實(shí)驗(yàn)裝置中，兩個(gè)相同的弧形軌道M、N，上端分別裝有電磁鐵C、D；調(diào)節(jié)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(shí)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(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)兩鐵球在P球落地時(shí)相遇。只增大或減小軌道M的高度再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果兩鐵球總是在P球落地時(shí)相遇。2.分析只改變軌道M的高度，相當(dāng)于只改變P球做平拋運(yùn)動(dòng)的豎直高度，發(fā)現(xiàn)P、Q兩球總是在P球落地時(shí)相遇，即P球在水平方向上的運(yùn)動(dòng)不因P球在豎直方向上運(yùn)動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短而改變，總是和在水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)的Q球有完全相同的運(yùn)動(dòng)情況。(3)結(jié)論做平拋運(yùn)動(dòng)的物體在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)；平拋運(yùn)動(dòng)的各分運(yùn)動(dòng)具有獨(dú)立性。四、常規(guī)實(shí)驗(yàn)1．實(shí)驗(yàn)思路用描跡法逐點(diǎn)畫出小鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，判斷軌跡是否為拋物線，并求出小鋼球的初速度．2．實(shí)驗(yàn)器材末端水平的斜槽、背板、擋板、復(fù)寫紙、白紙、鋼球、刻度尺、鉛垂線、三角板、鉛筆等．3．實(shí)驗(yàn)過程(1)安裝、調(diào)整背板：將白紙放在復(fù)寫紙下面，然后固定在裝置背板上，并用鉛垂線檢查背板是否豎直．(2)安裝、調(diào)整斜槽：將固定有斜槽的木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，用平衡法檢查斜槽末端是否水平，也就是將小球放在斜槽末端直軌道上，小球若能靜止在直軌道上的任意位置，則表明斜槽末端已調(diào)水平，如圖．(3)描繪運(yùn)動(dòng)軌跡：讓小球在斜槽的某一固定位置由靜止?jié)L下，并從斜槽末端飛出開始做平拋運(yùn)動(dòng)，小球落到傾斜的擋板上，會(huì)擠壓復(fù)寫紙，在白紙上留下印跡．取下白紙用平滑的曲線把這些印跡連接起來，就得到小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡．(4)確定坐標(biāo)原點(diǎn)及坐標(biāo)軸：選定斜槽末端處小球球心在白紙上的投影的點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)O，從坐標(biāo)原點(diǎn)O畫出豎直向下的y軸和水平向右的x軸．4．?dāng)?shù)據(jù)處理(1)判斷平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是不是拋物線如圖所示，在x軸上作出等距離的幾個(gè)點(diǎn)A1、A2、A3、…，把線段OA1的長(zhǎng)度記為l，則OA2＝2l，OA3＝3l，由A1、A2、A3、…向下作垂線，與軌跡交點(diǎn)分別記為M1、M2、M3、…，若軌跡是一條拋物線，則各點(diǎn)的y坐標(biāo)和x坐標(biāo)之間應(yīng)該滿足關(guān)系式y(tǒng)＝ax2(a是待定常量)，用刻度尺測(cè)量某點(diǎn)的x、y兩個(gè)坐標(biāo)值代入y＝ax2求出a，再測(cè)量其他幾個(gè)點(diǎn)的x、y坐標(biāo)值，代入y＝ax2，若在誤差范圍內(nèi)都滿足這個(gè)關(guān)系式，則這條曲線是一條拋物線．(2)計(jì)算平拋物體的初速度情景1：若原點(diǎn)O為拋出點(diǎn)，利用公式x＝v0t和y＝eq\f(1,2)gt2，即可求出多個(gè)初速度v0＝xeq\r(\f(g,2y))，最后求出初速度的平均值，這就是做平拋運(yùn)動(dòng)的物體的初速度．情景2：若原點(diǎn)O不是拋出點(diǎn)，①在軌跡曲線上取三點(diǎn)A、B、C，使xAB＝xBC＝x，如圖所示．A到B與B到C的時(shí)間相等，設(shè)為T.②用刻度尺分別測(cè)出yA、yB、yC，則有yAB＝y(tǒng)B－yA，yBC＝y(tǒng)C－yB.③yBC－yAB＝gT2，且v0T＝x，由以上兩式得v0＝xeq\r(\f(g,yBC－yAB)).5．注意事項(xiàng)(1)固定斜槽時(shí)，要保證斜槽末端的切線水平，以保證小球的初速度水平，否則小球的運(yùn)動(dòng)就不是平拋運(yùn)動(dòng)了．(2)小球每次從槽中的同一位置由靜止釋放，這樣可以確保每次小球拋出時(shí)的速度相等．(3)坐標(biāo)原點(diǎn)(小球做平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn))不是槽口的端點(diǎn)，應(yīng)是小球在槽口時(shí)，球的球心在背板上的水平投影點(diǎn)．（二）即時(shí)練習(xí)：【小試牛刀1】頻閃攝影是研究變速運(yùn)動(dòng)常用的實(shí)驗(yàn)手段。在暗室中，照相機(jī)的快門處于常開狀態(tài)，頻閃儀每隔一定時(shí)間發(fā)出一次短暫的強(qiáng)烈閃光，照亮運(yùn)動(dòng)的物體，于是膠片上記錄了物體在幾個(gè)閃光時(shí)刻的位置。某物理小組利用如圖甲所示的裝置探究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律。他們分別在該裝置正上方A處和右側(cè)正前方B處安裝了頻閃儀器并進(jìn)行了拍攝，得到的頻閃照片如圖乙所示，O為拋出點(diǎn)，P為運(yùn)動(dòng)軌跡上某點(diǎn)。則根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析下列問題(g取10m/s2)：(1)乙圖中，A處攝像頭所拍攝的頻閃照片為______(選填“a”或“b”)。(2)測(cè)得圖乙a中OP距離為30cm，b中OP距離為45cm，則平拋小球的初速度大小應(yīng)為________m/s，小球在P點(diǎn)速度大小應(yīng)為________m/s。解析：(1)小球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，水平方向是勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向是自由落體運(yùn)動(dòng)，故A處攝像頭所拍攝的頻閃照片為a。(2)豎直方向上有y＝eq\f(1,2)gt2，得t＝eq\r(\f(2y,g))＝eq\r(\f(2×0.45,10))s＝0.3s，則平拋小球的初速度v0＝eq\f(x,t)＝eq\f(0.3,0.3)m/s＝1m/s，小球在P點(diǎn)豎直方向的速度vy＝gt＝10×0.3m/s＝3m/s，則vP＝eq\r(v02＋vy2)＝eq\r(10)m/s。答案：(1)a(2)1eq\r(10)【小試牛刀2】（多選）在研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，某小組所用的實(shí)驗(yàn)裝置和采集到的頻閃照片如圖所示，其中A球做平拋運(yùn)動(dòng)，B球做自由落體運(yùn)動(dòng)。觀察照片中A球和B球在任一時(shí)刻的高度，以及相同時(shí)間間隔內(nèi)A球在水平方向的位移，可以發(fā)現(xiàn)（）A．A球在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)B．A在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)C．兩球落地時(shí)間相同D．B球先落地【答案】ABC【解析】由頻閃照片可知，兩球同時(shí)落地，因此說明A、B在豎直方向運(yùn)動(dòng)規(guī)律是相同的，故根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)，而在水平方向上兩次頻閃的時(shí)間間隔相同且位移相同，做勻速直線運(yùn)動(dòng)。故ABC正確；D錯(cuò)誤?！拘≡嚺５?】為了探究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，某同學(xué)設(shè)計(jì)如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，兩個(gè)完全相同的斜槽固定在同一豎直平面內(nèi)，斜槽2的末端吻接一足夠長(zhǎng)的水平軌道，讓兩個(gè)完全相同小球同時(shí)從斜槽上滾下．（1）有關(guān)該實(shí)驗(yàn)下列說法正確的是_______A．只能驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向是自由落體運(yùn)動(dòng)B．只能驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)水平方向是勻速直線運(yùn)動(dòng)C．既能驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向是自由落體運(yùn)動(dòng)，又能驗(yàn)證水平方向是勻速直線運(yùn)動(dòng)D．兩小球釋放點(diǎn)距斜槽末端的高度差應(yīng)相等（2）為使實(shí)驗(yàn)成功，給該同學(xué)提出兩條合理的建議：①___________________，②___________________．【答案】（1）BD（2）斜槽2的水平軌道光滑兩斜槽末端切線水平；【解析】圖中觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是球A將在水平軌道上擊中球B，可知平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與球B的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同，知平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上的分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)，故A,C錯(cuò)誤，B正確；圖中兩球從斜面的同一高度由靜止同時(shí)釋放，這樣保證水平初速度相等，故D正確．故選：BD．（2）為使實(shí)驗(yàn)成功，小球B在水平軌道上要做勻速運(yùn)動(dòng)，則斜槽2的水平軌道應(yīng)光滑，保證小球A拋出后做平拋運(yùn)動(dòng)，要求兩斜槽末端切線水平．003題型精講【題型一】教材原型實(shí)驗(yàn)【典型例題1】用如圖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)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(chǎn)．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)；在確定y軸時(shí)________(選填“需要”或者“不需要”)y軸與重垂線平行．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，則eq\f(y1,y2)________eq\f(1,3)(選填“大于”“等于”或者“小于”)．可求得鋼球平拋的初速度大小為________(已知當(dāng)?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(yùn)動(dòng)軌跡，同學(xué)們還提出了以下三種方案，其中可行的是________．A．用細(xì)管水平噴出穩(wěn)定的細(xì)水柱，拍攝照片，即可得到平拋運(yùn)動(dòng)軌跡B．用頻閃照相在同一底片上記錄平拋小球在不同時(shí)刻的位置，平滑連接各位置，即可得到平拋運(yùn)動(dòng)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(huì)在白紙上留下筆尖的平拋運(yùn)動(dòng)軌跡(4)伽利略曾研究過平拋運(yùn)動(dòng)，他推斷：從同一炮臺(tái)水平發(fā)射的炮彈，如果不受空氣阻力，不論它們能射多遠(yuǎn)，在空中飛行的時(shí)間都一樣．這實(shí)際上揭示了平拋物體________．A．在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)B．在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)C．在下落過程中機(jī)械能守恒答案(1)BD(2)a.球心需要b．大于xeq\r(\f(g,y2－y1))(3)AB(4)B解析(1)因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)是研究平拋運(yùn)動(dòng)，只需要每次實(shí)驗(yàn)都能保證鋼球做相同的平拋運(yùn)動(dòng)，即每次實(shí)驗(yàn)都要保證鋼球從同一高度無(wú)初速度釋放并水平拋出，沒必要要求斜槽軌道光滑，因此A錯(cuò)誤，B、D正確；擋板高度可以不等間距變化，故C錯(cuò)誤．(2)a.因?yàn)殇撉蜃銎綊佭\(yùn)動(dòng)的軌跡是其球心的軌跡，故將鋼球靜置于Q點(diǎn)，鋼球的球心對(duì)應(yīng)白紙上的位置即為坐標(biāo)原點(diǎn)(平拋運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn))；在確定y軸時(shí)需要y軸與重垂線平行．b.由于平拋的豎直分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)，故相鄰相等時(shí)間內(nèi)豎直方向上位移之比為1∶3∶5∶…，故兩相鄰相等時(shí)間內(nèi)豎直方向上的位移之比越來越大．因此eq\f(y1,y2)＞eq\f(1,3)；由y2－y1＝gT2，x＝v0T，聯(lián)立解得v0＝xeq\r(\f(g,y2－y1)).(3)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，由于鉛筆受摩擦力作用，且不一定能始終保證鉛筆水平，鉛筆將不能始終保持垂直白紙板運(yùn)動(dòng)，鉛筆將發(fā)生傾斜，故不會(huì)在白紙上留下筆尖的平拋運(yùn)動(dòng)軌跡，故C不可行，A、B可行．(4)從同一炮臺(tái)水平發(fā)射的炮彈，如果不受空氣阻力，可認(rèn)為做平拋運(yùn)動(dòng)，因此不論它們能射多遠(yuǎn)，在空中飛行的時(shí)間都一樣，這實(shí)際上揭示了平拋物體在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)B正確．【典型例題2】某學(xué)習(xí)小組用實(shí)驗(yàn)探究“平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律”。(1)甲同學(xué)采用如圖甲所示的裝置。用小錘打擊彈性金屬片，金屬片把A球沿水平方向彈出，同時(shí)B球被松開，自由下落，觀察到兩球同時(shí)落地，改變小錘打擊的力度，即改變A球被彈出時(shí)的速度，兩球仍然同時(shí)落地，這說明_______________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)乙同學(xué)采用如圖乙所示的裝置。用兩個(gè)相同的弧形軌道M、N分別用于發(fā)射小鐵球P、Q，其中N的末端與光滑水平面相切，兩軌道上端分別裝有電磁鐵C、D，調(diào)節(jié)電磁鐵C、D的高度，使AC＝BD，現(xiàn)將小鐵球P、Q分別吸在電磁鐵C、D上，切斷電源，使兩小鐵球同時(shí)分別從軌道M、N的下端射出。實(shí)驗(yàn)可觀察到的現(xiàn)象應(yīng)是______________________；保持AC＝BD，僅僅改變弧形軌道M在豎直方向的位置，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，仍能觀察到相同的現(xiàn)象，這說明_____________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)丙同學(xué)采用頻閃攝影的方法拍攝到如圖丙所示的“小球做平拋運(yùn)動(dòng)”的照片。圖中每個(gè)小方格的邊長(zhǎng)為2.5cm，分析可知，位置1________(填“是”或“不是”)平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)；該做小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小為________m/s(g取10m/s2)。答案(1)平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上是自由落體運(yùn)動(dòng)(2)P、Q兩球相碰平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上是勻速直線運(yùn)動(dòng)(3)不是1解析(1)在打擊金屬片時(shí)，A小球做平拋運(yùn)動(dòng)，B小球同時(shí)做自由落體運(yùn)動(dòng)，結(jié)果同時(shí)落地，則說明平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向是自由落體運(yùn)動(dòng)。(2)讓兩小球從相同的弧形軌道上相同高度滾下，從而使兩小球同時(shí)滾離軌道并具有相同的速度，小球P做平拋運(yùn)動(dòng)，小球Q做勻速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)一段時(shí)間，P、Q兩球相碰。改變P球滾下的高度時(shí)，仍能相碰，則說明平拋運(yùn)動(dòng)水平方向總是勻速直線運(yùn)動(dòng)。(3)平拋運(yùn)動(dòng)可看成豎直方向自由落體運(yùn)動(dòng)與水平方向勻速直線運(yùn)動(dòng)，如果位置1是平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，根據(jù)初速度為零的勻變速運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，在豎直方向上相等的時(shí)間內(nèi)位移之比為1∶3∶5∶7，由圖可知是1∶2∶3，所以1不是平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)；設(shè)每個(gè)小方格的邊長(zhǎng)為l，閃光時(shí)間間隔為t，在豎直方向Δh＝gt2，可得t＝eq\r(\f(l,g))，水平方向x＝v0t，得v0＝eq\f(2l,\r(\f(l,g)))＝2eq\r(gl)＝1m/s。【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1】如圖所示是研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置，正方形白紙ABCD貼在方木板上，E、F、H是對(duì)應(yīng)邊的中點(diǎn)，P是EH的中點(diǎn)。金屬小球從傾斜軌道上由靜止開始下滑，從F點(diǎn)開始做平拋運(yùn)動(dòng)，恰好從C點(diǎn)射出。以下說法正確的是()A．小球的運(yùn)動(dòng)軌跡經(jīng)過P點(diǎn)B．小球的運(yùn)動(dòng)軌跡經(jīng)過PH之間某點(diǎn)C．若將小球在軌道上的釋放高度降低eq\f(3,4)，小球恰好由E點(diǎn)射出D．若將小球在軌道上的釋放高度降低eq\f(3,4)，小球恰好由BE中點(diǎn)射出解析：選C小球從F點(diǎn)開始做平拋運(yùn)動(dòng)，其軌跡是拋物線，則過C點(diǎn)做速度的反向延長(zhǎng)線一定與水平位移交于FH的中點(diǎn)，而延長(zhǎng)線又經(jīng)過P點(diǎn)，所以軌跡一定經(jīng)過PE之間某點(diǎn)，故A、B錯(cuò)誤；設(shè)正方形白紙的邊長(zhǎng)為2h，則平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移x＝2h，時(shí)間t＝eq\r(\f(2h,g))，初速度v＝eq\r(2gh)，若將小球在軌道上的釋放高度降低eq\f(3,4)，則到達(dá)F點(diǎn)的速度變?yōu)樵瓉淼囊话?，即v′＝eq\f(\r(2gh),2)，時(shí)間不變，水平位移變?yōu)閤′＝h，小球恰好由E點(diǎn)射出，故C正確，D錯(cuò)誤?！緦?duì)點(diǎn)訓(xùn)練2】(1)在“探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)中，可以描繪平拋物體運(yùn)動(dòng)軌跡和求物體的平拋初速度。實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)要步驟如下：A.讓小鋼球多次從________位置上滾下，記下小球運(yùn)動(dòng)途中經(jīng)過的一系列位置；B.安裝好器材，注意斜槽末端水平和木板豎直，記下小球在斜槽末端時(shí)球心在木板上的投影點(diǎn)O和過O點(diǎn)的豎直線，檢測(cè)斜槽末端水平的方法是___________________________________________________________________；C.測(cè)出曲線上某點(diǎn)的坐標(biāo)x、y，用v0＝________算出該小球的平拋初速度，實(shí)驗(yàn)需要對(duì)多個(gè)點(diǎn)求v0的值，然后求它們的平均值；D.取下白紙，以O(shè)為原點(diǎn)，以豎直線為y軸建立坐標(biāo)系，用平滑曲線畫平拋軌跡。上述實(shí)驗(yàn)步驟的合理順序是________(只排列序號(hào)即可)。(2)在另一次實(shí)驗(yàn)中將白紙換成方格紙，每小格的邊長(zhǎng)L＝5cm，通過實(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，則該小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為________m/s；B點(diǎn)的豎直分速度為________m/s(g取10m/s2)。答案(1)A.同一B.將小球放到斜槽末端任一位置均不動(dòng)C.xeq\r(\f(g,2y))BADC(2)1.52解析(1)A：讓小球多次從同一位置上靜止?jié)L下，目的是保證小球多次做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度相等；B：檢測(cè)斜槽末端水平的方法是將小球放到斜槽末端任一位置均不動(dòng)；C：平拋運(yùn)動(dòng)分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)，水平方向有：x＝v0t，豎直方向有：y＝eq\f(1,2)gt2，聯(lián)立解得v0＝xeq\r(\f(g,2y))。實(shí)驗(yàn)中先組裝器材，步驟為B，再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，步驟為A，然后數(shù)據(jù)處理，步驟為DC，則順序?yàn)锽ADC。(2)由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得：豎直方向2L＝gT2，水平方向3L＝v0T，聯(lián)立解得v0＝1.5m/s，由中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間的平均速度得B的豎直速度vBy＝eq\f(8L,2T)＝2m/s?！绢}型二】器材、原理的創(chuàng)新【典型例題3】(2022·全國(guó)甲卷·24)將一小球水平拋出，使用頻閃儀和照相機(jī)對(duì)運(yùn)動(dòng)的小球進(jìn)行拍攝，頻閃儀每隔0.05s發(fā)出一次閃光．某次拍攝時(shí)，小球在拋出瞬間頻閃儀恰好閃光，拍攝的照片編輯后如圖所示．圖中的第一個(gè)小球?yàn)閽伋鏊查g的影像，每相鄰兩個(gè)球之間被刪去了3個(gè)影像，所標(biāo)出的兩個(gè)線段的長(zhǎng)度s1和s2之比為3∶7.重力加速度大小取g＝10m/s2，忽略空氣阻力．求在拋出瞬間小球速度的大小．答案eq\f(2\r(5),5)m/s解析頻閃儀每隔0.05s發(fā)出一次閃光，每相鄰兩個(gè)球之間被刪去3個(gè)影像，故相鄰兩球的時(shí)間間隔為t＝4T＝4×0.05s＝0.2s．設(shè)拋出瞬間小球的速度為v0，每相鄰兩球間的水平方向上位移為x，豎直方向上的位移分別為y1、y2，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)位移公式有x＝v0t，y1＝eq\f(1,2)gt2＝eq\f(1,2)×10×0.22m＝0.2m，y2＝eq\f(1,2)g(2t)2－eq\f(1,2)gt2＝eq\f(1,2)×10×(0.42－0.22)m＝0.6m，令y1＝y(tǒng)，則有y2＝3y1＝3y已標(biāo)注的線段s1、s2分別為s1＝eq\r(x2＋y2)s2＝eq\r(x2＋3y2)＝eq\r(x2＋9y2)則有eq\r(x2＋y2)∶eq\r(x2＋9y2)＝3∶7整理得x＝eq\f(2\r(5),5)y，故在拋出瞬間小球的速度大小為v0＝eq\f(x,t)＝eq\f(2\r(5),5)m/s.【典型例題4】[2020·天津卷，9(1)]某實(shí)驗(yàn)小組利用圖所示裝置測(cè)定平拋運(yùn)動(dòng)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(gè)斜面，斜面的底邊ab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(diǎn)。(1)為了正確完成實(shí)驗(yàn)，以下做法必要的是________。A.實(shí)驗(yàn)時(shí)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(duì)鋼球摩擦力盡可能小的斜面(2)實(shí)驗(yàn)小組每次將木板向遠(yuǎn)離桌子的方向移動(dòng)0.2m，在白紙上記錄了鋼球的4個(gè)落點(diǎn)，相鄰兩點(diǎn)之間的距離依次為15.0cm、25.0cm、35.0cm，示意圖如上圖。重力加速度g＝10m/s2，鋼球平拋的初速度為________m/s。(3)本題裝置中，木板上懸掛一條鉛垂線，其作用是________________________。答案(1)AB(2)2(3)方便將木板調(diào)整到豎直平面解析(1)為了使鋼球離開桌面做平拋運(yùn)動(dòng)，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)保持桌面水平，A項(xiàng)正確；為了使鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度相同，每次應(yīng)使鋼球從同一位置由靜止釋放，B項(xiàng)正確；實(shí)驗(yàn)與斜面是否光滑無(wú)關(guān)，D項(xiàng)錯(cuò)誤；若ab邊與桌邊重合，則鋼球在空中做的不是平拋運(yùn)動(dòng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤。(2)鋼球在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，每次向右移動(dòng)0.2m，鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間均勻增大；豎直方向上，鋼球做自由落體運(yùn)動(dòng)，有Δy＝gT2，得T＝0.1s，所以鋼球平拋的初速度v＝eq\f(Δx,T)＝2m/s。(3)木板上懸掛鉛垂線是為了調(diào)整木板使其處于豎直狀態(tài)。【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練3】(2021·全國(guó)乙卷·22)某同學(xué)利用圖(a)所示裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律．實(shí)驗(yàn)時(shí)該同學(xué)使用頻閃儀和照相機(jī)對(duì)做平拋運(yùn)動(dòng)的小球進(jìn)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(gè)方格的邊長(zhǎng)為5cm.該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的小球影像的高度差已經(jīng)在圖(b)中標(biāo)出．完成下列填空：(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)(1)小球運(yùn)動(dòng)到圖(b)中位置A時(shí)，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(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊拇笮開_______m/s2.答案(1)1.02.0(2)9.7解析(1)小球做平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，因此速度的水平分量大小為v0＝eq\f(x,t)＝eq\f(0.05,0.05)m/s＝1.0m/s；豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于該段位移的平均速度，因此小球在A點(diǎn)速度的豎直分量大小為vy＝eq\f(8.6＋11.0,0.05×2)cm/s≈2.0m/s.(2)由豎直方向?yàn)樽杂陕潴w運(yùn)動(dòng)可得g＝eq\f(y3＋y4－y2－y1,4t2)代入數(shù)據(jù)可得g＝9.7m/s2.【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練4】未來在一個(gè)未知星球上用如圖甲所示裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。懸點(diǎn)O正下方P點(diǎn)處有水平放置的熾熱電熱絲，當(dāng)懸線擺至電熱絲處時(shí)能輕易被燒斷，小球由于慣性向前飛出做平拋運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)對(duì)小球采用頻閃數(shù)碼相機(jī)連續(xù)拍攝，在有坐標(biāo)紙的背景屏前拍下了小球在做平拋運(yùn)動(dòng)過程中的多張照片，經(jīng)合成后照片如圖乙所示，a、b、c、d為連續(xù)四次拍下的小球位置，已知照相機(jī)連續(xù)拍照的時(shí)間間隔是0.10s，照片大小如圖中坐標(biāo)所示，又知該照片的長(zhǎng)度與實(shí)際背景屏的長(zhǎng)度之比為1∶4，則：(1)由以上信息，可知a點(diǎn)________(填“是”或“不是”)小球的拋出點(diǎn)；(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(diǎn)時(shí)的速度大小是________m/s。答案(1)是(2)8(3)0.8(4)eq\f(4\r(2),5)解析(1)因?yàn)樨Q直方向上相等時(shí)間內(nèi)的位移之比為1∶3∶5，符合初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，因此可知a點(diǎn)的豎直分速度為零，a點(diǎn)為小球的拋出點(diǎn)。(2)由照片的長(zhǎng)度與實(shí)際背景屏的長(zhǎng)度之比為1∶4，可得乙圖中正方形的邊長(zhǎng)L＝4cm，豎直方向上有2L＝g′T2解得g′＝eq\f(2L,T2)＝eq\f(2×4×10－2,0.12)m/s2＝8m/s2。(3)水平方向小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)，因此小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為v0＝eq\f(2L,T)＝eq\f(2×4×10－2,0.1)＝0.8m/s。(4)b點(diǎn)豎直方向上的分速度vyb＝eq\f(4L,2T)＝eq\f(0.16,0.2)m/s＝0.8m/s所以vb＝eq\r(veq\o\al(2,0)＋veq\o\al(2,yb))＝eq\f(4\r(2),5)m/s。

【題型三】實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shù)據(jù)處理的創(chuàng)新【典型例題5】在做“探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)：(1)鋼球拋出點(diǎn)的位置必須及時(shí)記錄在白紙上，然后從這一點(diǎn)畫水平線和豎直線作為x軸和y軸，豎直線是用________來確定的．(2)某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)得到的軌跡如圖甲所示，由軌跡可知，豎直距離yOA∶yAB∶yBC＝________，tOA∶tAB∶tBC＝________，這表明在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)是初速度為________的________運(yùn)動(dòng)．(3)該同學(xué)在軌跡上選取間距較大的幾個(gè)點(diǎn)，測(cè)出其坐標(biāo)，并在直角坐標(biāo)系內(nèi)繪出了y－x2圖像(如圖乙)，此平拋運(yùn)動(dòng)中鋼球的初速度v0＝0.49m/s，則豎直方向的加速度g＝________m/s2.(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)答案(1)重垂線(2)1∶3∶51∶1∶1零勻加速直線(3)9.60解析(1)豎直線用重垂線確定，因?yàn)樾∏蛟谪Q直方向所受的重力是豎直向下的．(2)由軌跡可知，豎直距離yOA∶yAB∶yBC＝1∶3∶5；由于水平距離xOA＝xAB＝xBC，則tOA＝tAB＝tBC，所以tOA∶tAB∶tBC＝1∶1∶1，在連續(xù)相等的時(shí)間內(nèi)，豎直方向的位移之比為1∶3∶5，表明在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，O點(diǎn)就是拋出點(diǎn)．(3)豎直方向有y＝eq\f(1,2)gt2，水平方向有x＝v0t，則平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡方程為y＝eq\f(g,2v02)x2，則斜率為eq\f(g,2v02)＝eq\f(0.8,0.04)m－1＝20m－1，解得g＝9.60m/s2.【典型例題6】為了測(cè)定斜面傾角θ，小迪在斜面上貼上一張方格紙，方格紙每個(gè)小方格(正方形)邊長(zhǎng)為d，如圖甲所示，已知方格紙的橫線與斜面底邊平行，斜面底邊水平．讓一個(gè)粘有紅色粉末的小球以一定初速度沿方格紙的某條橫線射出，在紙上留下滾動(dòng)的痕跡．小迪利用手機(jī)對(duì)小球滾動(dòng)的過程進(jìn)行錄像，并從錄像中讀取到小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)(如圖乙所示)的時(shí)間為t.當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，小球在方格紙上的滾動(dòng)摩擦可忽略，根據(jù)題中信息，完成下列問題：(1)小球的初速度大小為________；(2)小球的加速度大小為________；(3)斜面傾角的正弦值sinθ＝________；[在(1)(2)(3)問中，請(qǐng)用題干中的d、g、t組成表達(dá)式填空](4)已知d＝10cm，t＝1s，g＝9.8m/s2，則可測(cè)得斜面傾角θ＝________.答案(1)eq\f(7d,t)(2)eq\f(49d,t2)(3)eq\f(49d,gt2)(4)30°解析(1)小球在斜面上的運(yùn)動(dòng)是類平拋運(yùn)動(dòng)，由題圖可知，小球在水平方向上發(fā)生7d的位移，所用時(shí)間為t，根據(jù)水平方向上x＝v0t可得v0＝eq\f(x,t)＝eq\f(7d,t)(2)小球在橫線上通過兩格的時(shí)間為T＝eq\f(2t,7)從縱線上看，小球在連續(xù)的eq\f(2t,7)的時(shí)間內(nèi)位移增加量為Δy＝4d根據(jù)逐差法Δy＝aT2，可得a＝eq\f(49d,t2)(3)沿斜面方向根據(jù)牛頓第二定律有mgsinθ＝ma則sinθ＝eq\f(a,g)＝eq\f(49d,gt2)(4)代入數(shù)據(jù)可得sinθ＝0.5，則θ＝30°.【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練5】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)刻所通過的位置，實(shí)驗(yàn)時(shí)用如圖甲所示的裝置．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AC．將木板沿水平方向向右平移一段距離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BD．將木板再水平向右平移同樣距離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若測(cè)得A、B間距離為y1，B、C間距離為y2，已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間.(1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的是________．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測(cè)量小球的釋放點(diǎn)與拋出點(diǎn)之間的高度h后再由機(jī)械能守恒定律求出(2)根據(jù)上述直接測(cè)量的物理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v0＝________.(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x情況下的y1和y2，令Δy＝y(tǒng)2－y1，并描繪出了如圖乙所示的Δy－x2圖像．若已知圖線的斜率為k，則小球平拋的初速度大小v0與k的關(guān)系式為________．(用題中所給字母表示)答案(1)C(2)xeq\r(\f(g,y2－y1))(3)v0＝eq\r(\f(g,k))解析(1)為了能畫出平拋運(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；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；因?yàn)榇嬖谀Σ亮?，故不滿足機(jī)械能守恒定律，故D錯(cuò)誤．(2)豎直方向根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得y2－y1＝gT2，水平方向由勻速直線運(yùn)動(dòng)得x＝v0T，聯(lián)立解得v0＝eq\f(x,\r(\f(y2－y1,g)))＝xeq\r(\f(g,y2－y1)).(3)因?yàn)棣＝y(tǒng)2－y1＝gT2，x＝v0T，聯(lián)立可得Δy＝eq\f(g,v02)x2，所以Δy－x2圖像的斜率為k＝eq\f(g,v02)，解得v0＝eq\r(\f(g,k)).【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練6】利用智能手機(jī)自帶的各種傳感器可以完成很多物理實(shí)驗(yàn)．某同學(xué)利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，結(jié)合手機(jī)的傳感器功能測(cè)定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，?shí)驗(yàn)步驟如下：Ⅰ.實(shí)驗(yàn)前用游標(biāo)卡尺測(cè)出小球的直徑d＝5.00mm；Ⅱ.實(shí)驗(yàn)裝置中固定軌道AB的末端水平，在軌道末端安裝一光電門，光電門通過數(shù)據(jù)采集器與計(jì)算機(jī)相連，測(cè)量小球離開軌道時(shí)的速度．將小球從軌道的某高度處由靜止釋放，小球運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，打到豎直記錄屏MN上，記下落點(diǎn)位置．然后通過手機(jī)傳感器的測(cè)距功能，測(cè)量并記錄小球做平拋運(yùn)動(dòng)的水平距離x和豎直下落距離h；Ⅲ.多次改變屏MN與拋出點(diǎn)B的水平距離x，使小球每次都從軌道的同一位置處由靜止釋放，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，記錄多組x、h數(shù)據(jù)，如下表所示：實(shí)驗(yàn)順序12345x(cm)10.015.020.025.030.0x2(×10－2m2)1.002.254.006.259.00h(cm)4.8710.9519.5030.5243.91請(qǐng)根據(jù)上述數(shù)據(jù)，完成下列問題：(1)在給定的坐標(biāo)紙上作出x2－h(huán)的圖像；(2)若光電計(jì)時(shí)器記錄的平均遮光時(shí)間t＝0.005s，根據(jù)上述圖像求得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮＝________m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)；(3)若實(shí)驗(yàn)中，每次記錄的h值均漏掉了小球的半徑，按照上述方法計(jì)算出的重力加速度大小與真實(shí)值相比________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)．答案(1)見解析圖(2)9.52(3)不變解析(1)描點(diǎn)作圖如圖所示；(2)小球過B點(diǎn)水平拋出的速度為v0＝eq\f(d,t)＝1m/s，x2與h的關(guān)系為x2＝eq\f(2v02h,g)，結(jié)合圖像可得eq\f(2v02,g)＝k＝eq\f(9.45－0×10－2,45－0×10－2)m＝eq\f(9.45,45)m，解得g＝9.52m/s2；(3)在(2)中k＝eq\f(Δx2,Δh)＝eq\f(Δx2,h2＋2r－h(huán)1－2r)＝eq\f(Δx2,h2－h(huán)1)，可知漏掉了小球的半徑，不影響重力加速度g的計(jì)算，即計(jì)算出的重力加速度大小與真實(shí)值相比不變．004體系構(gòu)建1．不變的實(shí)驗(yàn)原理通過實(shí)驗(yàn)探究平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向的分運(yùn)動(dòng)為自由落體運(yùn)動(dòng)，在水平方向的分運(yùn)動(dòng)為勻速直線運(yùn)動(dòng)。2．必備的實(shí)驗(yàn)器材斜槽、小鋼球、鉛垂線。3．共同的注意事項(xiàng)(1)斜槽末端切線方向必須水平，以保證小球做平拋運(yùn)動(dòng)。(2)每次釋放小球的位置必須相同，以保證小球平拋的初速度相同。005記憶清單原理裝置圖操作要領(lǐng)(1)調(diào)節(jié)：①斜槽末端水平②固定白紙的平板豎直(2)確定平拋起點(diǎn)：將小球飛離斜槽末端時(shí)球心的位置描在白紙上(3)操作：①每次都從同一位置釋放小球②上下調(diào)節(jié)擋板N，通過多次實(shí)驗(yàn)，在白紙上記錄小球所經(jīng)過的多個(gè)位置(4)軌跡獲?。河闷交€把白紙上各印跡連接起來00601強(qiáng)化訓(xùn)練1．在做“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了能較準(zhǔn)確地描繪運(yùn)動(dòng)軌跡，下面列出了一些操作要求：(1)將你認(rèn)為正確的選項(xiàng)前面的字母填在橫線上________。A.通過調(diào)節(jié)使斜槽的末端保持水平B.每次釋放小球的位置必須不同C.每次必須由靜止釋放小球D.用鉛筆記錄小球位置時(shí)，每次必須嚴(yán)格地等距離下降E.小球運(yùn)動(dòng)時(shí)不應(yīng)與木板上的白紙(或方格紙)相觸F.將球的位置記錄在紙上后，取下紙，用直尺將點(diǎn)連成折線(2)如圖2所示為一小球做平拋運(yùn)動(dòng)的閃光照相照片的一部分，圖中背景方格的邊長(zhǎng)均為5cm，如果取g＝10m/s2，那么圖2①照相機(jī)的閃光頻率是__________Hz；②小球經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)的速度大小是__________m/s。答案(1)ACE(2)①10②2.5解析(1)調(diào)節(jié)使斜槽末端保持水平，是為了保證小球做平拋運(yùn)動(dòng)，故A正確；要畫同一運(yùn)動(dòng)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B錯(cuò)誤，C正確；平拋運(yùn)動(dòng)的豎直分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)，在相同時(shí)間里，位移越來越大，因此木條(或凹槽)下降的距離不應(yīng)是等距的，故D錯(cuò)誤；平拋運(yùn)動(dòng)的物體在同一豎直面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，固定白紙的木板必須調(diào)節(jié)成豎直，小球運(yùn)動(dòng)時(shí)不應(yīng)與木板上的白紙相接觸，以免有阻力的影響，故E正確；球經(jīng)過不同高度的位置記錄在紙上后，取下紙，用平滑的曲線把各點(diǎn)連接起來，故F錯(cuò)誤。(2)①?gòu)膱D中看出，A、B、C3個(gè)點(diǎn)間的水平位移均相等，x＝3L，因此這3個(gè)點(diǎn)是等時(shí)間間隔點(diǎn)。豎直方向兩段相鄰位移之差是個(gè)定值，即Δy＝gT2＝2L解得T＝eq\r(\f(2L,g))＝eq\r(\f(2×0.05,10))s＝0.1s則閃光頻率f＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,0.1)Hz＝10Hz②小球運(yùn)動(dòng)中水平分速度的大小vx＝eq\f(3L,T)＝eq\f(0.15,0.1)m/s＝1.5m/s小球經(jīng)過B點(diǎn)的豎直分速度vyB＝eq\f(8L,2T)＝eq\f(8×0.05,2×0.1)m/s＝2m/s則經(jīng)過B點(diǎn)的速度vB＝eq\r(veq\o\al(2,x)＋veq\o\al(2,yB))＝eq\r(2.25＋4)m/s＝2.5m/s2.圖甲是“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)裝置圖。(1)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置反復(fù)調(diào)節(jié)，直到斜槽末端切線________。每次讓小球從同一位置由靜止釋放，是為了每次平拋____________相同。(2)圖乙是正確實(shí)驗(yàn)取得的數(shù)據(jù)，其中O為拋出點(diǎn)，則此小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為________m/s(g＝9.8m/s2)。答案(1)水平初速度(2)1.6解析(1)為了保證小球的初速度水平，斜槽末端應(yīng)切線水平，每次讓小球從同一位置由靜止釋放，是為了每次平拋運(yùn)動(dòng)的初速度相等。(2)根據(jù)y＝eq\f(1,2)gt2得，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t＝eq\r(\f(2y,g))＝eq\r(\f(2×0.196,9.8))s＝0.2s則小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為v0＝eq\f(x,t)＝eq\f(0.32,0.2)m/s＝1.6m/s。3.(2022·浙江1月選考·17(1))在“研究平拋運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中，以小鋼球離開軌道末端時(shí)球心位置為坐標(biāo)原點(diǎn)O，建立水平與豎直坐標(biāo)軸．讓小球從斜槽上離水平桌面高為h處?kù)o止釋放，使其水平拋出，通過多次描點(diǎn)可繪出小球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)球心的軌跡，如圖所示．在軌跡上取一點(diǎn)A，讀取其坐標(biāo)(x0，y0)，重力加速度為g.(1)下列說法正確的是________．A．實(shí)驗(yàn)所用斜槽應(yīng)盡量光滑B．畫軌跡時(shí)應(yīng)把所有描出的點(diǎn)用平滑的曲線連接起來C．求平拋運(yùn)動(dòng)初速度時(shí)應(yīng)讀取軌跡上離原點(diǎn)較遠(yuǎn)的點(diǎn)的數(shù)據(jù)(2)根據(jù)題目所給信息，小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小v0＝________.A.eq\r(2gh) B.eq\r(2gy0)C．x0eq\r(\f(g,2h)) D．x0eq\r(\f(g,2y0))(3)在本實(shí)驗(yàn)中要求小球多次從斜槽上同一位置由靜止釋放的理由是______________．答案(1)C(2)D(3)確保多次運(yùn)動(dòng)的軌跡相同解析(1)只要保證小球每次從同一位置靜止釋放，到達(dá)斜槽末端的速度大小都相同，與實(shí)驗(yàn)所用斜槽是否光滑無(wú)關(guān)，故A錯(cuò)誤；畫軌跡時(shí)應(yīng)舍去誤差較大的點(diǎn)，把誤差小的點(diǎn)用平滑的曲線連接起來，故B錯(cuò)誤；求平拋運(yùn)動(dòng)初速度時(shí)應(yīng)讀取軌跡上離原點(diǎn)較遠(yuǎn)的點(diǎn)的數(shù)據(jù)，便于減小讀數(shù)產(chǎn)生的偶然誤差的影響，故C正確．(2)坐標(biāo)原點(diǎn)O為拋出點(diǎn)，由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律有x0＝v0t，y0＝eq\f(1,2)gt2聯(lián)立解得平拋的初速度為v0＝x0eq\r(\f(g,2y0))，故選D.(3)小球多次從斜槽上同一位置由靜止釋放是為了保證到達(dá)斜槽末端的速度大小都相同，從而能確保多次運(yùn)動(dòng)的軌跡相同．4．為了探究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，某同學(xué)用如圖(a)所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．(1)為了準(zhǔn)確地描繪出平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，下列要求合理的是________．A．小球每次必須從斜槽上同一位置由靜止釋放B．斜槽軌道必須光滑C．斜槽軌道末端必須水平D．本實(shí)驗(yàn)必需的器材還有刻度尺和停表(2)甲同學(xué)按正確的操作完成實(shí)驗(yàn)并描繪出平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，以平拋運(yùn)動(dòng)的初始位置O為坐標(biāo)原點(diǎn)建立xOy坐標(biāo)系，如圖(b)所示．從運(yùn)動(dòng)軌跡上選取多個(gè)點(diǎn)，根據(jù)其坐標(biāo)值可以驗(yàn)證軌跡符合y＝ax2的拋物線．若坐標(biāo)紙中每個(gè)小方格的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，根據(jù)圖中M點(diǎn)的坐標(biāo)值，可以求出a＝________，小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度v0＝________.(重力加速度為g)(3)乙同學(xué)不小心將記錄實(shí)驗(yàn)的坐標(biāo)紙弄破損，導(dǎo)致平拋運(yùn)動(dòng)的初始位置缺失．他選取軌跡中任意一點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立xOy坐標(biāo)系(x軸沿水平方向、y軸沿豎直方向)，如圖(c)所示．在軌跡中選取A、B兩點(diǎn)，坐標(biāo)紙中每個(gè)小方格的邊長(zhǎng)仍為L(zhǎng)，重力加速度為g.由此可知：小球從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)所用時(shí)間t1與從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)所用時(shí)間t2的大小關(guān)系為：t1________t2(選填“>”“<”或“＝”)；小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度v0＝________，小球平拋運(yùn)動(dòng)的初始位置坐標(biāo)為(________，________)．(4)丙同學(xué)將實(shí)驗(yàn)方案做了改變，如圖(d)所示，他把桌子搬到豎直墻的附近，調(diào)整好儀器，使從斜槽軌道滾下的小球打在正對(duì)的墻上，把白紙和復(fù)寫紙附在墻上，記錄小球的落點(diǎn)．然后等間距地改變桌子與墻的距離，就可以得到多個(gè)落點(diǎn)．如果丙同學(xué)還有一把刻度尺，他是否可以計(jì)算出小球平拋時(shí)的初速度？并簡(jiǎn)要闡述理由．_______________________________________________________________________________________________________.答案(1)AC(2)eq\f(1,5L)eq\r(\f(5gL,2))(3)＝2eq\r(2gL)－4L－L(4)可以，理由見解析解析(1)小球每次從斜槽上同一位置由靜止釋放，滑到斜槽末端時(shí)的速率一定，保證平拋初速度不變，描出的是同一軌跡，故A正確；斜槽軌道不必光滑，故B錯(cuò)誤；斜槽末端水平，才能保證小球做平拋運(yùn)動(dòng)，故C正確；本實(shí)驗(yàn)不需要停表，故D錯(cuò)誤．(2)由y＝ax2得a＝eq\f(y,x2)，將M點(diǎn)坐標(biāo)(5L,5L)代入得a＝eq\f(5L,5L2)＝eq\f(1,5L)根據(jù)x＝v0t，y＝eq\f(1,2)gt2，聯(lián)立解得v0＝eq\f(x,t)＝eq\f(x,\r(\f(2y,g)))＝xeq\r(\f(g,2y))＝5Leq\r(\f(g,10L))＝eq\r(\f(5gL,2))(3)O、A和A、B間水平方向均是4個(gè)格，由t＝eq\f(x,v0)可知，t1＝t2，又yAB－yOA＝gT2，解得T＝eq\r(\f(yAB－yOA,g))＝eq\r(\f(2L,g))，所以v0＝eq\f(4L,T)＝2eq\r(2gL)小球在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)，從開始下落，