1、1 2020 届一轮复习人教版 实验：研究平抛运动 学案 1. 实验原理 使小球做平抛运动，利用描迹法描绘小球的运动轨迹，建立坐标系，测出轨迹曲线上某一点的坐标 x 1 和 y， 由 公 式 ： x v0t 和 y gt 2 g ，可得 v0 x 2y. 2. 实验器材（以斜槽法为例） 斜槽（带小球）、木板及竖直固定支架、白纸、图钉、重垂线、三角板、铅笔、刻度尺 3. 实验步骤（以斜面小槽法为例） （1 ） 将带有斜槽轨道和方木板的竖直固定支架固定在实验桌上 , 轨道末端切线水平。 （2 ） 用图钉将坐标纸固定于竖直木板的左上角 , 把木板调整到竖直位置 , 使板面与小球的运动轨迹所在平面 平
2、行且靠近 , 把小球放在槽口处 , 用铅笔记下小球在槽口（轨道末端）时球心在木板上的投影点 O,O 点 即为坐标原点 , 用重垂线画出过坐标原点的竖直线 , 作为 y 轴 , 画出水平方向的 x 轴。 （3 ） 将小球从斜槽上某一位置由静止滑下 , 小球从轨道末端射出 , 先用眼睛粗略确定做平抛运动的小 球 在 某一 x 值处的 y 值 , 然后让小球由同一位置自由滚下 , 在粗略确定的位置附近用铅笔较准确地描出小球通过的 2 2 位置 , 并在坐标纸上记下该点。用同样的方法确定轨迹上其他各点的位置。（不同的器材方法有所不 同） （4 ） 取下坐标纸 , 将坐标纸上记下的一系列点 , 用平滑曲
3、线连起来 , 即得到小球平抛运动轨迹。 （5 ） 从曲线上选取六个不同点 , 测出它们的坐标值。 （6 ） 根据坐标 , 结合公式 x=v0t 和 y= 1 gt 2 求出小球平抛运动的初速度 , 并计算其平均值。 2 1. 实验注意事项 （1 ） 固定斜槽时，要保证斜槽末端的切线水平，保证小球的初速度水平 （2 ） 固 定 木 板 时 ， 木 板 必 须 处 在 竖 直 平 面 内 且 与 小 球 运 动 轨 迹 所 在 的 竖 直 平 面 平 行 ， 固 定 时 要 用 重 垂 线检查 坐标纸竖线是否竖直 3 2 （3 ） 小球每次从斜槽上的同一位置由静止释放，为此，可在斜槽上某一位置固定
4、一个挡板 （4 ） 要 在 斜 槽 上 适 当 高 度 释 放 小 球 ， 使 它 以 适 当 的 水 平 初 速 度 抛 出 ， 其 轨 迹 由 木 板 左 上 角 到 达 右 下 角，这 样可以减小测量误差 （5 ） 坐标原点不是槽口的端点，应是小球出槽口时球心在木板上的投影点 （ 6） 计算小球的初速度时，应选距抛出点稍远一些的点为宜以便于测量和计算 6 在 做 研 究 平 抛 运 动 的 实 验 时 ， 让 小 球 多 次 沿 同 一 轨 道 运 动 ， 通 过 描 点 法 画 出 小 球 平 抛 运 动 的 轨 迹 。 （1 ） 为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出一些操作要求，将你
5、认为正确选项的前面字母填在横线上： 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 小 球 运 动 时 不 应 与 木 板 上 的 白 纸 （或方格纸）相 接 触 E. 将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线 F. 斜槽必须光滑 （2 ） 某同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图所示的“小球做平抛运动”的照片。图中每个小方格的边长 为 10cm， 则 由 图 可 求 得 拍 摄 时 每 s 曝光一次，该小球平抛运动的初速度为 m/s ，该小球 运动到图中位置 2 时速度
6、大小为 m/s ， （ g 取 10m/s ） 。 【答案】（1 ） ACD （2 ） 0.1s 2m/s 2.5m/s 4 【解析】 为了使小球做平抛运动，斜槽的末端需水平故 A 正确为了使小球平抛运动的初速度相等，每次 从同一位置由静止释放小球，与斜面是否光滑无关，故 B 错误， CF 正确小球运动时不应与木板上的白 5 7. 如 图 所 示 ， 在 “探 究 平 抛 运 动 的 运 动 规 律 ”的 实 验 中 ， 可 以 描 绘 出 小 球 平 抛 运 动 的 轨 迹 ， 实 验 简 要 步 骤 如下： 6 2 A. 让小球多次从 释放，在一张印有小方格的纸上记下小球经过的一系列位置，
7、如图 3 中 a、b、 c、 d 所示 B. 按图安装好器材，注意斜槽末端切线水平，记下平抛初位置 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物体的轨迹 （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 L=1.25 cm， 则小球平抛的初速度为 v0= （用 L、 g 表示） ， 其值 是 （取 g=9.8 m/s ） （4 ） b 点的速度 vb= . （用 L、 g 表示） 【答案】（1 ） 同一位置静止 ; （2 ） BAC; （3 ） 2 gl ; 0.7m
8、/s; （4 ） 5 2 gL ; 【解析】（1 ） 因为要得到相同的初速度，应使得小球从同一点由静止释放； （2 ） 遵循向安装后实验的规律，则正确的步骤应该是： BAC 7 （4 ） 物体在 b 点时竖直方向的速度 8 所以 b 点的速度为 8. 图是研究平抛运动的实验装置示意图，桌面上的小球经压缩状态的弹簧弹开后，飞出桌面做平抛运动。 撞到带有白纸和复写纸的竖直长木板上，并留下痕迹 A。重复实验，木板依次后退水平距离相同，都为 x， 小球撞在木板上，留下痕迹 B、 C， 测量 A、 B、 C点到同一点 O的距离 y 1、 y 2、 y 3， 其中 O点与小球抛出时圆 心 位置等高 （1
9、） 关于此实验，以下说法正确的是 A. 重复实验时，必须将弹簧压缩到同一位置，再释放小球 B. 桌面必须保证严格水平 C. 桌面必须尽量光滑，多次重复实验 D 一定会有 y1: y 2: y 3=1: 4: 9 （2 ） 利用题目中所给数据，可得到平抛运动的初速度为 v0= （已知当地重力加速度为 g） 【答案】（1 ） AB （ 2） 9 9. 在“研究平抛运动”实验中： （1 ） 下列做法正确的是 （填序号） A. 通 过 凋 节 使 斜 槽 的 末 端 保 持 水 平 B 每 次 释 放 小 球 的 位 置 可 以 不 同 C 每 次 必 须 由 静 止 释 放 小 球 D 斜 槽 必
10、须 是 光 滑 的 E用折线将记录的小钢球运动点迹连接起来，就得到小钢球运 动的轨迹 10 2 2 （2 ）如图建立坐标系，测出 A、 B、 C三个点的坐标，则小钢球运动的初速度 m/s （g =10m/s ） 【答案】 （ 1） AC （2 ） 1.5 【解析】（1 ） 为了保证小球做平抛运动，斜槽末端必须水平，故 A 正确；而为了让小球每次做同样的平抛 运 动，小球每次应从同一位置由静止滚下，故 B 错误， C正确；小球在运动中摩擦力每次都相同，到达斜槽底端的速 度都相同即可，故不需光滑，故 D 错误；为了得出更符合实际的轨迹，应尽量多的描出点，用光滑的曲 线连接起来，故 E 错误；故选
11、AC； （2 ） 因两段对应的水平距离相等，故两段运动的时间相等，而竖直位移分别为： 10cm 和 20cm； 故在竖直 方向由 h=gt 可得 水 平 速 度 10 在 做 “研 究 平 抛 运 动 ”的 实 验 时 ， 让 小 球 多 次 沿 同 一 轨 道 运 动 ， 通 过 描 点 法 画 小 球 作 平 抛 运 动 的 轨 迹 并计算初速度 11 （1 ） 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 应 该 利 用 天 平 测 出 小 球 的 质 量 C 毎 次
12、 释 放 小 球 应 该 给 小 球 初 速 度 D 毎 次 释 放 小 球 的 位 置 必 须 相 同 E 应 该 用 秒 表 测 出 小 球 运 动 的 时 间 F 将 球 的 位 置 记 录 在 纸 上 后 ， 取 下 纸 ， 用 一 条 折 线 将 所 有 点 连 起 来 （2 ） 如图所示，为一小球做平抛运动的闪光照片的一部分 图中背影方格的边长均为 5cm， 如果取 g=10m/s2 ， 那么： 闪光周期是 s ；频率是 Hz； 小球平抛的初速度大小是 m/s； 小球从抛出点运动到 B 点所需的时间为 s： A 点的竖直距离为 cm 12 【答案】（1 ） AD; （2 ） 0.1
13、; 10; （3 ） 1.5; （ 4） 0.2; （5 ） 5; F. 将球经过不同高度的位置记录在纸上后，取下纸，平滑的曲线把各点连接起来，将偏离较远的点要大胆 舍去， 故 F 错误；故选 AD。 13 11研究平抛运动的实验装置如图所示 （1 ） 下面的一些操作要求正确的是 。A 每次释放小球的 位置必须相同 B 每次必须从静止开始释放小球 C 记录小球位置用的凹槽必须每次严格地等距下降 D 将球 的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线 （2 ） 实验时已测出小球半径为 r ，则记录小球做平抛运动的坐标原点位置应是 。 A斜槽末端 O点 B斜槽末端 O点正上方 r 处 C斜槽末端
14、 O点正前方 r 处 D斜槽末端 O点正上方 r 处在木板上的投影点 【答案】（1 ） AB （ 2） D 【解析】 （ 1） AB、因为要画同一运动的轨迹，必须每次释放小球的位置相同，且由静止释放，以保证获得相同的 初速度，故 A、 B 正确； C、因平抛运动的竖直分运动是自由落体运动，在相同时间里，位移越来 越大，因此木条（或凹槽）下降的距离不应是等距的，故 C 错误； D、将球经过不同高度的位置记录在纸上 后，取下纸，平滑的曲线把各点连接起来，故 D错误；故选 AB； （2 ） 小球对应的球心位置为平抛运动的坐标原点位置，即在槽口 O 点上方 r 处，即为球心在竖直平板上 14 的水平投
15、影点，故 D 正确， A、 B、C 错误； 故 选 D。 12在做研究平抛运动的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球平抛运动的轨迹。 （1 ） 为了能较准确地描绘运动轨迹， 下面列出一些操作要求， 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 ） 记录小球位置用的木条（或凹槽）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（或方格纸）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 ） 若用一张印有小方格的纸记录轨迹，小
16、方格的边长为 L， 小球在平抛运动途中的几个位置如图中的 a、 b、 c、 d 所示，则小球从平抛的初速度大小为 v0= （用 L、 g 表示） 【答案】（1 ） a c e ； （2 ） 2 gl 15 （2 ） 由图示方格纸可知， xab =xbc=2L，由于小球在水平方向作匀速直线运动，由 x=v 0t 可知，小球从 a 到 b 的运动时间与从 b 到 c 的运动时间相等； y ab=L， y bc=2L，小球在竖直方向上做自由落体运动，由匀变速运动 的特点可知： y bc-y ab=gt ，即 gt 2=L， 则 t= ，小球的初速度 ； 2 （1 ）研究平抛运动，下面哪些做法可以减小
17、实验误差 A. 使用密度大、体积小的钢球 2 16 （ 3） 如图所示为一小球做平抛运动的单光照相照片的一部分，图中背景方格的边长均为 20cm， 如 果 取 g=10m/s ，那么：2 照相机的闪光频率是 Hz； 小球运动中水平分速度的大小是 m/s； 小球经过 B 点时的速度大小是 m/s. 【答案】 （ 1） ABD； （ 2） 球 1 落到光滑水平板上并击中球 2； 平抛运动在水平方向上是匀速直线运 动； （ 3） 5Hz ； 3m/s ； 5m/s B. 实 验 时 ， 让 小 球 每 次 都 从 同 一 高 度 由 静 止 开 始 滚 下 C 尽 量 减 小 钢 球 与 斜 槽 间
18、 的 摩 擦 D 使 斜 槽 末 端 的 切 线 保 持 水 平 （2 ） 某同学设计了如图的实验：将两个倾斜滑道固定在同一竖直平面内，最下端水平，滑道 2 与光滑水平 板吻接 . 把两个质量相等的小钢球，从斜面的同一高度由静止开始同时释放，则他将观察到的现象是 ，这说明 . （2 ） 两钢球从斜面的同一高度由静止同时释放，球 1 离开斜面后做匀速直线运动，球 2 做平抛运动，水 平方向速度相同， 观察到的现象是球 1 落到光滑水平板上并击中球 2， 说明平抛运动在水平方向上是匀速直 线运 动； 17 2（3 ） 在竖直方向上由 x=aT 可以求得闪光周期为： 所以频率为： 故小球初速度为：
19、小球在 B 点竖直方向的速度为 所以小球在 B 点的速度为 。 3. 在 做 “研 究 平 抛 运 动 ”的 实 验 时 ， 通 过 描 点 法 画 出 小 球 平 抛 运 动 的 轨 迹 ， 并 求 出 平 抛 运 动 的 初 速 度 ， 实 验装置 如图甲所示 18 （ 1） 实验时将固定有斜槽的木板放在实验桌上，实验前要检查木板是否水平，请简述你的检查方法 . （2 ） 关于这个实验，以下说法中正确的是 A 小球释放的初始位置越高越好 B 每次小球要 从同一高度由静止释放 C 实验前要用重垂线检查坐 标纸上的竖线是否竖直 D 小球的平抛运动要靠近木板但不接 触 （3 ） 在做“研究平抛运
20、动”的实验时，坐标纸应当固定在竖直的木板上，图中坐标纸的固定情况与斜槽末 端的关系正确的是 19 1 2 （4 ） 某同学在描绘平抛运动轨迹时，得到的部分轨迹曲线如图乙所示在曲线上取 A、 B、 C 三个点，测量 得到 A、 B、 C三点间竖直距离 h1 10.20 cm， h2 20.20 cm， A、 B、 C 三点间水平距离 x1 x2 x12.40 cm， g 取 10 m/s2， 则物体平抛运动的初速度 v 的计算式为 （用字母 h 、 h 、 x、 g 表示） ， 代入数据 得其大小为 m/s. 【答案】 （1 ） 将小球放在水平木板的任意位置，小球静止不动，则木板水平 （2 ）
21、BCD （3 ） C （4 ） v0 x 1.24 0 20 （3 ） 斜槽末端是水平的，小球做平抛运动，要分解为水平和竖直方向的分运动，故方格纸应该水平竖直， 坐标原 点应该与小球在斜槽末端静止时在木板上的投影重合。故 C项正确。 （4 ） 小球在竖直方向做匀变速直线运动，连续相等时间内的位移差为常数，因此有： ，所以： ，小球平抛运动的初速度大小为 ，代入数据，解得： 。 4. “研究平抛物体运动”的实验装置图，通过描点画出平抛小球的运动轨迹 （1 ） 以下是实验过程中的一些做法，其中合理的是（ ） 21 A 安 装 斜 槽 轨 道 ， 使 其 末 端 可 以 不 水 平 B 每 次 小
22、球 释 放 的 初 始 位 置 可 以 任 意 选 择 C 每 次 小 球 应 从 同 一 高 度 由 静 止 释 放 D 为 描 出 小 球 的 运 动 轨 迹 ， 描 绘 的 点 可 以 用 折 线 连 接 （2 ） 在做“研究平抛物体的运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要 的是（ ） A 秒表 B 刻度尺 C 天平 D 弹簧秤 【答案】 （ 1） C （2 ） B 【解析】（ 1） A 、安装斜槽时，斜槽末端需保持水平，保证初速度水平，故 A 错误 B 、 C、只有每次小球 静 止释放初位置相同，小球平抛的初速度才相同，故 B 错误， C 正确 D、应用平
23、滑的曲线描点构成抛物线， 故 D 错误故选 C 5 （ 1） 在实验室做常规实验时经常用到“重物”，有时还需要用“重物” 改变小车的质量，请为下列实 验从图中选择正确的“重物”（填编号，可能多选） ： 22 2 验证机械能守恒定律 ； 探究小车加速度与力、质量的关系 。 （2 ） 某同学设计了一个研究平抛运动初速度的实验装置，如图 2 所示。在水平桌面上放置一个斜面，让钢 球 从斜面上滚下，钢球滚过桌边后便做平抛运动，他把桌子搬到竖直墙附近，使做平抛运动的钢球能打在 附有白纸和复写纸的墙上，记录钢球的落点，改变桌子和墙的距离，就可以得到多组数据。 （ 3） 如果该同学第一次让桌子 紧靠墙壁，从
24、斜面上某一位置静止释放钢球，在白纸上得到痕迹 A。以后每次将桌子向后移动距离 x=10.00cm，重复刚才的操作，依次在白纸上留下痕迹 B、C 、 D，测得 B、C 间距离 y2=14.58cm， C、 D间距离 y3=24.38cm，根据以上直接测量的物理量得小球平抛的初速度为 v0= （用 x、 y2、 y3、 g 表示） ， 小球下落 BC高度所用时间 t = s ；若痕迹 D 刚好位于墙脚，桌子的高度为 m。 （问的计算结果都 保留两位有效数字， g 取 9.80m/s ） 23 2 【 答 案 】 （ 1） A BC （2 ） 0.1 0.44m 【 解 析 】 （1 ） 验 证 机
25、 械 能 守 恒 时 ， 只 需 要 一 个 重 物 即 可 ， 所 以 选 A； 探 究 小 车 加 速 度 与 力 、 质 量 的 关 系 时 ， 要 改 变 重 物 的 质 量 改 变 小 车 的 质 量 ， 要 通 过 改 变 钩 码 的 个 数 改 变 拉 力 大 小 ， 所 以 选 BC。 （2 ） 在竖直方向上，根据 y3- y 2 gT ，解得： t=0.1s ，在水平方向上： ，解得： ，代入解 得： v0=1.0m/s 。由题可知： h=y3- y2=24.38-14.58=9.8cm ；则： AB=14.58-9.8=4.78cm ；因此桌子的高度， 即为 AD间距为：
26、AD=4.78+14.58+24.38=43. 74cm0.44m。 6 （1 ）在下列实验中，需要平衡摩擦力的实验有 （填字母）。 A. 探究求合力的方法 B 探 究 加 速 度 与 力 、 质 量 的 关 系 C 探 究 小 车 速 度 随 时 间 变 化 的 规 律 D 探 究 做 功 与 物 体 速 度 变 化 的 关 系 24 （2 ） 图甲是“研究平抛运动”的实验装置图，为了完成实验，除了图甲中的仪器外，还必须在图乙中选取 的仪器 有 （填字母） 。以下是实验过程中的一些做法，其中合理的有 （填字母） 。 A 每次必须由静止释放小球 B. 调节斜槽轨道，使其末端保持水平 C. 每次小球释放的初始位置可以任意选择 D 实 验 所 用 的 斜 槽 要 尽 量 的 光 滑 ， 以 减 小 摩 擦 【答案】 （1 ） BD （2 ） AD , AB 25
