（2021新人教版）高中物理必修第二册第5章 3.实验：探究平抛运动的特点讲义.doc

1、1/13 3实验：探究平抛运动的特点实验：探究平抛运动的特点 实验目标：实验目标：1.物理观念物理观念学会用实验的方法描绘平抛运动的轨迹。学会用实验的方法描绘平抛运动的轨迹。2.物理物理 观念观念会判断平抛运动的轨迹是不是抛物线会判断平抛运动的轨迹是不是抛物线。3.物理观念物理观念掌握描迹法掌握描迹法、频闪照频闪照 相法等探究实验的常用方法。相法等探究实验的常用方法。4.科学探究科学探究能设计不同的实验方案，并对方案能设计不同的实验方案，并对方案 进行可行性论证，根据学校现有条件，选择最优方案。进行可行性论证，根据学校现有条件，选择最优方案。5.科学探究科学探究能获取信能获取信 息，通过数据分

2、析描绘平抛运动的轨迹。息，通过数据分析描绘平抛运动的轨迹。6.科学探究科学探究在合作探究、交流、反思在合作探究、交流、反思 过程中提高实验能力。过程中提高实验能力。 一、平抛运动一、平抛运动 1抛体运动抛体运动：以一定的速度将物体抛出：以一定的速度将物体抛出， ，在空气阻力可以忽略的情况下在空气阻力可以忽略的情况下， 物体物体只受重力只受重力的作用的作用，这时的运动叫作抛体运动这时的运动叫作抛体运动。 2平抛运动平抛运动 (1)概念：如果抛体运动的初速度是沿概念：如果抛体运动的初速度是沿水平方向水平方向的的，物体所做的运动叫作平物体所做的运动叫作平 抛运动抛运动。 (2)条件：物体具有条件：物

3、体具有水平方向水平方向的初速度且运动过程中的初速度且运动过程中只受到重力只受到重力的作用的作用。 二、探究平抛运动的特点二、探究平抛运动的特点 1实验思路实验思路 (1)提出问题提出问题 平抛运动是曲线运动平抛运动是曲线运动， 速度和位移的大小和方向时刻在发生变化速度和位移的大小和方向时刻在发生变化。 这个复杂这个复杂 的曲线运动有什么规律呢？能否分解为两个简单的直线运动？的曲线运动有什么规律呢？能否分解为两个简单的直线运动？ (2)科学猜想科学猜想 由于物体是沿由于物体是沿水平方向水平方向抛出的抛出的， 在运动过程中在运动过程中只受重力只受重力作用作用。 因此平抛运动因此平抛运动 可能是水平

4、方向和竖直方向分运动的合成可能是水平方向和竖直方向分运动的合成。那么只要研究出这两个分运动的特那么只要研究出这两个分运动的特 点点，平抛运动的规律就清楚了平抛运动的规律就清楚了。 2进行实验进行实验 方案一：利用频闪照相法探究平抛运动的特点方案一：利用频闪照相法探究平抛运动的特点 (1)实验目的实验目的 2/13 探究平抛运动的轨迹是一条什么曲线探究平抛运动的轨迹是一条什么曲线。 探究平抛运动水平方向和竖直方向是什么运动探究平抛运动水平方向和竖直方向是什么运动。 (2)实验原理实验原理 数码相机每秒拍下小球做平抛运动时的十几帧或几十帧照片数码相机每秒拍下小球做平抛运动时的十几帧或几十帧照片，

5、将照片上不同将照片上不同 时刻的小球的位置连成平滑曲线时刻的小球的位置连成平滑曲线，便得到小球的运动轨迹便得到小球的运动轨迹，如图所示如图所示，由于相邻由于相邻 两帧照片间的时间间隔相等两帧照片间的时间间隔相等， 只要测出相邻两帧照片上小球位置间的水平距离和只要测出相邻两帧照片上小球位置间的水平距离和 竖直距离竖直距离，就很容易判断平抛运动在水平方向和竖直方向的运动特点就很容易判断平抛运动在水平方向和竖直方向的运动特点。 (3)数据处理数据处理 建立以抛出点为坐标原点建立以抛出点为坐标原点，以小球水平抛出时的初速度方向为以小球水平抛出时的初速度方向为 x 轴正方轴正方 向向，以竖直向下为以竖直

6、向下为 y 轴正方向的直角坐标系轴正方向的直角坐标系。 测出相邻两帧照片中小球移动的水平距离和竖直距离测出相邻两帧照片中小球移动的水平距离和竖直距离。 根据水平位移和竖直位移随时间变化的具体数据分析小球水平方向分运根据水平位移和竖直位移随时间变化的具体数据分析小球水平方向分运 动和竖直方向分运动的特点动和竖直方向分运动的特点。 (4)结果分析结果分析 水平方向的分运动是水平方向的分运动是匀速匀速直线运动直线运动，竖直方向的分运动是竖直方向的分运动是匀加速匀加速直线运动直线运动。 方案二：利用描迹法探究平抛运动的特点方案二：利用描迹法探究平抛运动的特点 (1)实验设计实验设计 实验装置如图所示实

7、验装置如图所示。小钢球从斜槽上滚下小钢球从斜槽上滚下，从水平槽飞出后做平抛运动从水平槽飞出后做平抛运动。每每 次都使小钢球在斜槽上同一位置滚下次都使小钢球在斜槽上同一位置滚下， 小钢球在空中做平抛运动的轨迹就是一定小钢球在空中做平抛运动的轨迹就是一定 的的，设法用铅笔描出小钢球经过的位置设法用铅笔描出小钢球经过的位置。通过多次实验通过多次实验，在竖直坐标纸上记录小在竖直坐标纸上记录小 钢球所经过的多个位置钢球所经过的多个位置，用平滑的曲线连起来就得到小钢球做平抛运动的轨迹用平滑的曲线连起来就得到小钢球做平抛运动的轨迹。 (2)实验器材和步骤实验器材和步骤 3/13 实验器材实验器材 小钢球小钢

8、球、斜槽轨道斜槽轨道、木板及竖直固定支架木板及竖直固定支架、坐标纸坐标纸、图钉图钉、重垂线重垂线、铅笔铅笔、 三角板三角板、刻度尺等刻度尺等。 实验步骤实验步骤 a安装安装、调整斜槽调整斜槽 将斜槽固定在实验桌上将斜槽固定在实验桌上，使其末端伸出桌面使其末端伸出桌面，斜槽末端的切线水平斜槽末端的切线水平，如图所如图所 示示。 b调整木板并确定坐标原点调整木板并确定坐标原点 用图钉将坐标纸固定在木板的左上角用图钉将坐标纸固定在木板的左上角， 把木板调整到竖直位置把木板调整到竖直位置， 使板面与小使板面与小 钢球运动轨迹所在的平面平行且靠近钢球运动轨迹所在的平面平行且靠近。把小钢球放在槽口把小钢球

9、放在槽口(斜槽末端斜槽末端)处处，用铅笔用铅笔 记下小钢球在槽口时球心在坐标纸上的水平投影点记下小钢球在槽口时球心在坐标纸上的水平投影点 O， O 点即坐标原点点即坐标原点。 利用重利用重 垂线画出过坐标原点的竖直线作为垂线画出过坐标原点的竖直线作为 y 轴轴，在水平方向建立在水平方向建立 x 轴轴。 c描点描点 使小钢球从斜槽上某一位置由静止滚下使小钢球从斜槽上某一位置由静止滚下， 小钢球从斜槽末端飞出小钢球从斜槽末端飞出， 先用眼睛先用眼睛 粗略确定做平抛运动的小钢球在某一粗略确定做平抛运动的小钢球在某一 x 值处的值处的 y 值值， 然后让小钢球从斜槽上同一然后让小钢球从斜槽上同一 位置

10、由静止滚下位置由静止滚下，移动笔尖在坐标纸上的位置移动笔尖在坐标纸上的位置，当小球恰好与笔尖正碰时当小球恰好与笔尖正碰时，用铅用铅 笔在坐标纸上描出代表小钢球通过位置的点笔在坐标纸上描出代表小钢球通过位置的点。 重复几次实验重复几次实验， 在坐标纸上描出一在坐标纸上描出一 系列代表小钢球通过位置的点系列代表小钢球通过位置的点。 d描绘出平抛运动的轨迹描绘出平抛运动的轨迹 取下坐标纸取下坐标纸， 将坐标纸上记下的一系列点用平滑曲线连接起来将坐标纸上记下的一系列点用平滑曲线连接起来， 即可得到小即可得到小 钢球做平抛运动的轨迹钢球做平抛运动的轨迹。 特别提示特别提示斜槽的粗糙程度对该实验没有影响斜

11、槽的粗糙程度对该实验没有影响，因为每次钢球从同一高度因为每次钢球从同一高度 滚下滚下，所受摩擦力相同所受摩擦力相同，到达槽口的速度相同到达槽口的速度相同，因此轨迹依然重合因此轨迹依然重合，不影响实验不影响实验 结果。结果。 (3)注意事项注意事项 应保持斜槽末端的切线水平应保持斜槽末端的切线水平， 钉有坐标纸的木板竖直钉有坐标纸的木板竖直， 并使小钢球的运动并使小钢球的运动 4/13 靠近坐标纸但不接触靠近坐标纸但不接触。 小钢球每次必须从斜槽上同一位置无初速度滚下小钢球每次必须从斜槽上同一位置无初速度滚下， 在斜槽上释放小钢球的在斜槽上释放小钢球的 高度应适当高度应适当， 使小钢球以合适的水

12、平初速度抛出使小钢球以合适的水平初速度抛出， 其轨迹在坐标纸的左上角到右其轨迹在坐标纸的左上角到右 下角间分布下角间分布，从而减小测量误差从而减小测量误差。 坐标原点坐标原点(小钢球做平抛运动的起点小钢球做平抛运动的起点)不是槽口的端点不是槽口的端点，应是小钢球在槽口应是小钢球在槽口 时球心在坐标纸上的水平投影点时球心在坐标纸上的水平投影点。 实验原理及操作实验原理及操作 【例【例 1】用如图用如图 1 所示装置研究平抛运动所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固将白纸和复写纸对齐重叠并固 定在竖直的硬板上定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道钢球沿斜槽轨道 PQ 滑下后从滑下后从 Q 点飞

13、出点飞出，落在水平挡板落在水平挡板 MN 上上。由于挡板靠近硬板一侧较低由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压钢球侧面会在白纸上挤压 出一个痕迹点出一个痕迹点。移动挡板移动挡板，重新释放钢球重新释放钢球，如此重复如此重复，白纸上将留下一系列痕迹白纸上将留下一系列痕迹 点点。 图图 1 (1)下列实验条件必须满足的有下列实验条件必须满足的有_。 A斜槽轨道光滑斜槽轨道光滑 B斜槽轨道末段水平斜槽轨道末段水平 C挡板高度等间距变化挡板高度等间距变化 D每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球 (2)为定量研究为定量研究

14、，建立以水平方向为建立以水平方向为 x 轴轴、竖直方向为竖直方向为 y 轴的坐标系轴的坐标系。 a 取平抛运动的起始点为坐标原点取平抛运动的起始点为坐标原点， 将钢球静置将钢球静置于于 Q 点点， 钢球的钢球的_(选选 填填“最上端最上端”“”“最下端最下端”或或“球心球心”)对应白纸上的位置即为原点；在确定对应白纸上的位置即为原点；在确定 y 轴轴 时时_(选填选填“需要需要”或或“不需要不需要”)y 轴与重垂线平行轴与重垂线平行。 b若遗漏记录平抛轨迹的起始点若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据也可按下述方法处理数据：如图如图 2 所示所示， 在轨迹上取在轨迹上取 A、B、C

15、 三点三点，AB 和和 BC 的水平间距相等且均为的水平间距相等且均为 x，测得测得 AB 和和 BC 5/13 的竖直间距分别是的竖直间距分别是 y1和和 y2，则则y1 y2_ 1 3(选填 选填“大于大于”“”“等于等于”或或“小于小于”)。可可 求得钢球平抛的初速度求得钢球平抛的初速度 v0大小为大小为_(已知当地重力加速度为已知当地重力加速度为 g，结果用上结果用上 述字母表示述字母表示)。 图图 2 (3)为了得到平抛物体的运动轨迹为了得到平抛物体的运动轨迹，同学们还提出了以下三种方案同学们还提出了以下三种方案，其中可其中可 行的是行的是_。 A从细管水平喷出稳定的细水柱从细管水平

16、喷出稳定的细水柱，拍摄照片拍摄照片，即可得到平抛运动轨迹即可得到平抛运动轨迹 B用频闪照相法在同一底片上记录平抛钢球在不同时刻的位置用频闪照相法在同一底片上记录平抛钢球在不同时刻的位置， ，平滑连接平滑连接 各位置各位置，即可得到平抛运动轨迹即可得到平抛运动轨迹 C将铅笔垂直于竖直的白纸板放置将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔尖紧靠白纸板笔尖紧靠白纸板，铅笔以一定初速度铅笔以一定初速度 水平抛出水平抛出，将会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹将会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹 解析解析根据平抛运动的规律根据平抛运动的规律：水平方向做匀速直线运动水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由竖直方向做自由 落

17、体运动解答。落体运动解答。 (1)本实验中要保证钢球飞出斜槽末端时的速度水平，即钢球做平抛运动，本实验中要保证钢球飞出斜槽末端时的速度水平，即钢球做平抛运动， 且每次飞出时的速度应相同且每次飞出时的速度应相同， 所以只要每次将钢球从斜槽上同一位置由静止释放所以只要每次将钢球从斜槽上同一位置由静止释放 即可，故即可，故 B、D 正确。正确。 (2)a.平抛运动的起始点应为钢球静置于平抛运动的起始点应为钢球静置于 Q 点时，钢球的球心对应纸上的位点时，钢球的球心对应纸上的位 置置，由于平抛运动在竖直方向做自由落体运动由于平抛运动在竖直方向做自由落体运动，所以在确定所以在确定 y 轴时需要轴时需要

18、y 轴与重轴与重 垂线平行；垂线平行； b由初速度为零的匀加速直线运动规律即在相等时间间隔内所通过的位移由初速度为零的匀加速直线运动规律即在相等时间间隔内所通过的位移 之比为之比为 1357可知可知，由于由于 A 点不是抛出点点不是抛出点，所以所以y1 y2 1 3； ；设设 AB、BC 间间 所用的时间为所用的时间为 T，竖直方向有：，竖直方向有：y2y1gT2，水平方向有：，水平方向有：xv0T，联立解得，联立解得： v0 x g y2y1。 。 (3)平抛运动的特性：初速度为平抛运动的特性：初速度为 v0，加速度为，加速度为 g，细管水平喷出水柱满足要，细管水平喷出水柱满足要 6/13

19、求求， A 正确正确； 用频闪照相法在同一底片上记录钢球不同时刻的位置即平抛运动的用频闪照相法在同一底片上记录钢球不同时刻的位置即平抛运动的 轨迹上的点轨迹上的点，平滑连接在一起即为平抛运动轨迹平滑连接在一起即为平抛运动轨迹，所以此方案可行所以此方案可行，B 正确正确；将将 铅笔垂直于竖直的白板放置铅笔垂直于竖直的白板放置， 以一定初速度水平抛出以一定初速度水平抛出， 笔尖与白纸间有摩擦阻力笔尖与白纸间有摩擦阻力， 所以铅笔做的不是平抛运动，故此方案不可行，所以铅笔做的不是平抛运动，故此方案不可行，C 错误。错误。 【答案】【答案】(1)BD(2)a.球心球心需要需要b大于大于x g y2y1

20、 (3)AB 数据处理数据处理 【例【例 2】(1)在在“研究平抛物体的运动研究平抛物体的运动”的实验中的实验中，为减小空气阻力对小球为减小空气阻力对小球 的影响的影响，选择小球时选择小球时，应选择下列的应选择下列的_。 A实心小铁球实心小铁球B空心铁球空心铁球 C实心小木球实心小木球D以上三种球都可以以上三种球都可以 (2)在研究平抛运动的实验中在研究平抛运动的实验中，斜槽末端要斜槽末端要_，且要求小球要从且要求小球要从 _释放释放， 现用一张印有小方格的纸记录轨迹现用一张印有小方格的纸记录轨迹， 小方格边长小方格边长 L2.5 cm，若小球在平抛运动途中的几个位置如图所示若小球在平抛运动途

21、中的几个位置如图所示，小球由小球由 A 到 到 B 位置的时间间位置的时间间 隔为隔为_s，小球平抛的初速度大小为小球平抛的初速度大小为_m/s。小球在小球在 B 点的速度为点的速度为 _m/s。 解析解析(1)为了减小空气阻力对小球的影响为了减小空气阻力对小球的影响， 要选择体积较小质量较大的小要选择体积较小质量较大的小 球球，故选实心小铁球故选实心小铁球，故故 A 正确正确，B、C、D 错误错误；(2)在研究平抛运动的实验中在研究平抛运动的实验中， 为保证小球做平抛运动为保证小球做平抛运动，斜槽末端要水平斜槽末端要水平，为保证每次运动轨迹相同为保证每次运动轨迹相同，要求小球要求小球 从同一

22、位置无初速度释放，小球竖直方向做自由落体运动，从同一位置无初速度释放，小球竖直方向做自由落体运动， 有：有：hgT2，即为：，即为：LgT2， 得：得：T L g 2.510 2 10 s0.05 s。 小球初速度为：小球初速度为： v0 x T 2 2.510 2 0.05 m/s1 m/s； 7/13 B 位置竖直方向速度为：位置竖直方向速度为： vy3L 2T 3 2.510 2 20.05 m/s0.75 m/s； 则则 B 点的速度为：点的速度为： vB v 2 0v 2 y 120.752m/s1.25 m/s。 答案答案(1)A(2)切线水平切线水平同一位置无初速度同一位置无初速

23、度0.05 11.25 实验拓展与创新实验拓展与创新 【例【例 3】某同学设计了一个研究平抛运动的实验某同学设计了一个研究平抛运动的实验，实验装置示意图如图甲实验装置示意图如图甲 所示所示。A 是一块水平木板是一块水平木板，在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽(甲图中甲图中的的 P0P0、P1P1)，槽间距离均为槽间距离均为 d。把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板 B 上上，实验实验 时依次将时依次将 B 插入插入 A 板的各插槽中板的各插槽中，每次让小球从斜轨的同一位置由静止释放每次让小球从斜轨的同一位置由静止释放。 每打完一点后每打完一

24、点后，把把 B 板插入后一槽中并同时向纸面内侧平移距离板插入后一槽中并同时向纸面内侧平移距离 d。实验得到小实验得到小 球在白纸上打下的若干痕迹点球在白纸上打下的若干痕迹点，如图乙所示如图乙所示。 甲甲乙乙 (1)实验前应对实验装置反复调节实验前应对实验装置反复调节，直到直到_为止为止。每次让小球每次让小球 从同一位置由静止释放从同一位置由静止释放，是为了是为了_。 (2)每次将每次将 B 板向纸面内侧平移距离板向纸面内侧平移距离 d，是为了是为了_。 (3)在图乙中绘出小球做平抛运动的轨迹在图乙中绘出小球做平抛运动的轨迹。 思路点拨思路点拨本题是利用留迹法描绘平抛运动的轨迹本题是利用留迹法描

25、绘平抛运动的轨迹，解题的关键是明确每解题的关键是明确每 次将次将 B 板向纸面内侧平移距离板向纸面内侧平移距离 d 的目的。的目的。 解析解析(1)小球每次离开斜轨后小球每次离开斜轨后，应做轨迹相同的平抛运动应做轨迹相同的平抛运动， ，所以实验前要所以实验前要 反复调节实验装置反复调节实验装置，使斜轨末端水平使斜轨末端水平。每次从同一位置由静止释放小球每次从同一位置由静止释放小球，是为了是为了 使小球每次运动的初速度相同。使小球每次运动的初速度相同。 (2)每次每次 B 板插入后一槽中会使小球的水平位移增加板插入后一槽中会使小球的水平位移增加 d，所以每次将，所以每次将 B 板向板向 纸面内侧

26、平移纸面内侧平移 d，就可以对应水平位移的变化就可以对应水平位移的变化，使使 B 板上的板上的 x 坐标能表示水平位坐标能表示水平位 8/13 置的变化。置的变化。 (3)用平滑曲线连接各点，可得轨迹如图所示。用平滑曲线连接各点，可得轨迹如图所示。 【答案】【答案】(1)斜轨末端水平斜轨末端水平保证小球每次射出时初速度相同保证小球每次射出时初速度相同(2)使板上使板上 的的 x 坐标能表示小球的水平位移坐标能表示小球的水平位移(3)如解析图所示如解析图所示 1(多选多选)在探究平抛运动的规律时在探究平抛运动的规律时，可以选用如图所示的各种装置图可以选用如图所示的各种装置图，则则 以下操作合理的

27、是以下操作合理的是() 甲甲乙乙丙丙 A选用图甲装置研究平抛物体的竖直分运动时选用图甲装置研究平抛物体的竖直分运动时，应该用眼睛看应该用眼睛看 A、B 两球两球 是否同时落地是否同时落地 B选用图乙装置并要获得稳定的细水柱显示出平抛运动的轨迹选用图乙装置并要获得稳定的细水柱显示出平抛运动的轨迹，竖直管上竖直管上 端端 A 一定要低于水面一定要低于水面 C选用图丙装置并要获得钢球做平抛运动的轨迹选用图丙装置并要获得钢球做平抛运动的轨迹，每次不一定从斜槽上同每次不一定从斜槽上同 一位置由静止释放钢球一位置由静止释放钢球 D除上述装置外除上述装置外，还可以用数码照相机拍摄钢球做平抛运动时每秒还可以用

28、数码照相机拍摄钢球做平抛运动时每秒 15 帧帧 的录像以获得平抛运动的轨迹的录像以获得平抛运动的轨迹 BD小球下落的速度很快小球下落的速度很快，运动时间很短运动时间很短，用眼睛很难准确判断出小球落用眼睛很难准确判断出小球落 地的先后顺序，应听声音，选项地的先后顺序，应听声音，选项 A 错误；竖直管的上端错误；竖直管的上端 A 应低于水面，这是因应低于水面，这是因 为竖直管与空气相通为竖直管与空气相通，A 处的压强始终等于大气压处的压强始终等于大气压， 使另一出水管的上端口处压使另一出水管的上端口处压 强与强与 A 处的压强有恒定的压强差，不受瓶内水面高低的影响，因此可以得到稳处的压强有恒定的压

29、强差，不受瓶内水面高低的影响，因此可以得到稳 定的细水柱，选项定的细水柱，选项 B 正确；只有每次从同一高度释放钢球，钢球做平抛运动的正确；只有每次从同一高度释放钢球，钢球做平抛运动的 初速度才相同初速度才相同，选项选项 C 错误错误；获得每秒获得每秒 15 帧的录像就等同于做平抛运动实验时帧的录像就等同于做平抛运动实验时 9/13 描方格图的方法，同样可以探究平抛运动的规律，选项描方格图的方法，同样可以探究平抛运动的规律，选项 D 正确。正确。 2在在“探究平抛运动的运动规律探究平抛运动的运动规律”的实验中的实验中，可以描绘出小球平抛运动的可以描绘出小球平抛运动的 轨迹轨迹，实验简要步骤如下

30、：实验简要步骤如下： A让小球多次从让小球多次从_位置自由滚下位置自由滚下，记下小球碰到铅笔笔尖的一系列记下小球碰到铅笔笔尖的一系列 位置位置 B按图安装好器材按图安装好器材，注意注意_， ，记下平抛初位置记下平抛初位置 O 点和点和过过 O 点的竖直线点的竖直线 C取下白纸取下白纸，以以 O 为原点为原点，以竖直线为以竖直线为 y 轴建立坐标系轴建立坐标系，用平滑曲线画平用平滑曲线画平 抛运动物体的轨迹抛运动物体的轨迹。 完成上述步骤完成上述步骤，正确的实验顺序是正确的实验顺序是_。 解析解析安装器材时安装器材时， 应使斜槽末端水平应使斜槽末端水平， 以保证小球做平抛运动以保证小球做平抛运动

31、。 。 实验中实验中， 每次小球应从同一位置下落，以保证每次的运动轨迹都相同。每次小球应从同一位置下落，以保证每次的运动轨迹都相同。 答案答案同一同一斜槽末端水平斜槽末端水平BAC 3两个同学根据不同的实验条件两个同学根据不同的实验条件，进行了进行了“研究平抛运动研究平抛运动”的实验：的实验： 甲甲乙乙 (1)甲同学采用如图甲所示的装置甲同学采用如图甲所示的装置。用小锤击打弹性金属片用小锤击打弹性金属片，使使 A 球沿水平球沿水平 方向弹出方向弹出，同时同时 B 球被松开球被松开，自由下落自由下落，观察到两球同时落地观察到两球同时落地，改变小锤击打改变小锤击打 的力度的力度，即改变即改变 A

32、球被弹出时的速度球被弹出时的速度，两球仍然同时落地两球仍然同时落地，这说明这说明_ _。 (2)乙同学采用如图乙所示的装置乙同学采用如图乙所示的装置。两个相同的弧形轨道两个相同的弧形轨道 M、N，分别用于分别用于 发射小铁球发射小铁球 P、Q，其中其中 N 的末端可看作与光滑的水平板相切的末端可看作与光滑的水平板相切，两轨道上端分别两轨道上端分别 装有电磁铁装有电磁铁 C、D；调节电磁铁；调节电磁铁 C、D 的高度使的高度使 ACBD，从而保证小铁球从而保证小铁球 P、 Q 在轨道出口处的水平初速度在轨道出口处的水平初速度 v0相等相等，现将小铁球现将小铁球 P、Q 分别吸在电磁铁分别吸在电磁

33、铁 C、D 10/13 上上，然后切断电源然后切断电源，使两小球同时以相同的初速度使两小球同时以相同的初速度 v0分别从轨道分别从轨道 M、N 的末端的末端 射出射出。实验可观察到的现象应是实验可观察到的现象应是_。仅仅改变弧形轨道仅仅改变弧形轨道 M 的高的高 度度，重复上述实验重复上述实验，仍能观察到相同的现象仍能观察到相同的现象，这说明这说明_ _。 解析解析(1)通过对照实验通过对照实验，说明两球具有等时性说明两球具有等时性，由此说明做平抛运动的物由此说明做平抛运动的物 体在竖直方向上做自由落体运动。体在竖直方向上做自由落体运动。 (2)两球在水平轨道上相遇，水平方向运动情况相同，说明

34、平抛运动的水平两球在水平轨道上相遇，水平方向运动情况相同，说明平抛运动的水平 分运动是匀速直线运动。分运动是匀速直线运动。 答案答案(1)做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动 (2)P 球击球击中中 Q 球球做平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动做平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动 4如图甲是研究平抛运动的实验装置图如图甲是研究平抛运动的实验装置图，图乙是实验后在白纸上作的图图乙是实验后在白纸上作的图。 甲甲乙乙 (1)在甲图上标出在甲图上标出 O 点及点及 Ox、Oy 轴轴，并说明这两条坐标轴是如何作出的并说明这两条坐标轴是如何作出的

35、。 答：答：_。 (2)固定斜槽轨道时应注意使固定斜槽轨道时应注意使_。 (3)实验过程中需经过多次释放小球才能描绘出小球平抛运动的轨迹实验过程中需经过多次释放小球才能描绘出小球平抛运动的轨迹，实验实验 中应注意中应注意_。 (4)计算小球平抛初速度的公式计算小球平抛初速度的公式 v0_，根据图乙给出的数据根据图乙给出的数据，可计可计 算出算出 v0_m/s。 解析解析(1)如图所示，在斜槽末端小球球心在白纸上的投影为如图所示，在斜槽末端小球球心在白纸上的投影为 O 点，从 点，从 O 点开始作平行重垂线向下的直线为点开始作平行重垂线向下的直线为 Oy 轴，再垂直于轴，再垂直于 Oy 作作 O

36、x 轴。轴。 (2)为了保证小球离开斜槽时的速度沿水平方向，应调整斜槽使底端切线沿为了保证小球离开斜槽时的速度沿水平方向，应调整斜槽使底端切线沿 水平方向。水平方向。 (3)为了保证小球每次做平抛运动的轨迹一致，要求它的初速度相同，故每为了保证小球每次做平抛运动的轨迹一致，要求它的初速度相同，故每 11/13 次都让小球从斜槽的同一高度处无初速度滚下。次都让小球从斜槽的同一高度处无初速度滚下。 (4)由于由于 xv0t，y1 2gt 2，故初速度 ，故初速度 v0 x g 2y，根据图乙给出的数据，可 ，根据图乙给出的数据，可 计算出计算出 v01.6 m/s。 答案答案(1)图见解析图见解析

37、利用重垂线作利用重垂线作 Oy 轴轴，再垂直于再垂直于 Oy 作作 Ox 轴轴 (2)底端切线沿水平方向底端切线沿水平方向 (3)使小球使小球每次都从同一高度处无初速度滚下每次都从同一高度处无初速度滚下 (4)x g 2y 1.6 5在在“研究平抛物体的运动研究平抛物体的运动”的实验中：的实验中： (1)为使小球水平抛出为使小球水平抛出，必须调整斜槽必须调整斜槽，使其末端的切线成水平方向使其末端的切线成水平方向，检查检查 方法是方法是_ _。 (2)小球抛出点的位置必须及时记录在白纸上小球抛出点的位置必须及时记录在白纸上，然后从这一点画水平线和竖然后从这一点画水平线和竖 直线作为直线作为 x

38、轴和轴和 y 轴轴，竖直线是用竖直线是用_来确定的来确定的。 (3)某同学建立的直角坐标系如图所示某同学建立的直角坐标系如图所示，如果他在安装实验装置和其余操作如果他在安装实验装置和其余操作 时准确无误时准确无误，只有一处失误只有一处失误，即是即是_ _。 (4)该同学在轨迹上任取一点该同学在轨迹上任取一点 M，测得坐标为测得坐标为(x，y)，则初速度的测量值为则初速度的测量值为 _，测量值比真实值要测量值比真实值要_(选填选填“偏大偏大”“”“偏小偏小”或或“不变不变”)。 解析解析(1)水平时小球处处平衡，水平时小球处处平衡，小球小球在槽口能静止不动。在槽口能静止不动。 (2)用重垂线来确

39、定竖直线最准确。用重垂线来确定竖直线最准确。 (3)描绘小球的运动轨迹时应是描绘球心的位置，因此坐标原点应在平抛起描绘小球的运动轨迹时应是描绘球心的位置，因此坐标原点应在平抛起 点的球心位置，即坐标原点应该是小球在槽口时球心在白纸上的水平投影点。点的球心位置，即坐标原点应该是小球在槽口时球心在白纸上的水平投影点。 (4)根据根据 xv0t，y1 2gt 2， ，两式联立得两式联立得：v0 x g 2y， ，因为坐标原点靠下因为坐标原点靠下，造造 成成 y 值偏小，从而值偏小，从而 v0偏大。偏大。 12/13 答案答案(1)将小球放置在斜槽末端水平轨道上将小球放置在斜槽末端水平轨道上， 小球能

40、保持静止小球能保持静止(2)重垂线重垂线 (3)坐标原点应该是小球在槽口时球心在白纸上的水平投影点坐标原点应该是小球在槽口时球心在白纸上的水平投影点(4)v0 x g 2y 偏大偏大 6(1)如图所示如图所示，在研究物体做平抛运动时在研究物体做平抛运动时，让小球让小球 A 沿曲面轨道滚下沿曲面轨道滚下，离离 开轨道末端时开轨道末端时(末端水平末端水平， 小球小球 A 离开轨道时和小球离开轨道时和小球 B 在同一高度在同一高度)， 撞开接触式撞开接触式 开开关关 S(开关对小球的作用力可忽略不计开关对小球的作用力可忽略不计)， 被电磁铁吸住的小被电磁铁吸住的小球球 B 同时自由下落同时自由下落。

41、 多次改变整个装置的高度多次改变整个装置的高度 H 重复上述实验重复上述实验，发现发现 A、B 两球总是同时落地两球总是同时落地。该该 实验现象说明了实验现象说明了 A 球在离开轨道后球在离开轨道后_。 A水平方向的分运动是匀速直线运动水平方向的分运动是匀速直线运动 B水平方向的分运动是匀加速直线运动水平方向的分运动是匀加速直线运动 C竖直方向的分运动是匀速直线运动竖直方向的分运动是匀速直线运动 D竖直方向的分运动是自由落体运动竖直方向的分运动是自由落体运动 (2)“嫦娥四号嫦娥四号”探月卫星的成功发射探月卫星的成功发射，标志着我国航天又迈上了一个新台标志着我国航天又迈上了一个新台 阶阶。 假

42、设我国宇航员乘坐探月卫星登上月球假设我国宇航员乘坐探月卫星登上月球， 如图所示是宇航员在月球表面水平如图所示是宇航员在月球表面水平 抛出小球的闪光照片的一部分抛出小球的闪光照片的一部分。 已知照片上方格的实际边长为已知照片上方格的实际边长为 a， 闪光周期为闪光周期为 T， 据此可以得出据此可以得出_。 A月球上的重力加速度为月球上的重力加速度为 a T2 B照片上照片上 A 点一定是平抛的起始位置点一定是平抛的起始位置 C小球运动到小球运动到 D 点时速度大小为点时速度大小为6a T 13/13 D小球平抛的初速度为小球平抛的初速度为3a T 解析解析(1)A 球与球与 B 球总是同时落地，

43、说明球总是同时落地，说明 A 球竖直方向的分运动与球竖直方向的分运动与 B 球 球 的运动相同，的运动相同，B 球做的是自由落体运动，所以球做的是自由落体运动，所以 A 球竖直方向的分运动是自由落球竖直方向的分运动是自由落 体运动。体运动。 (2)应用平抛运动的规律可知应用平抛运动的规律可知，在竖直方向有在竖直方向有：hgT2，其中其中：h2a，代代 入可得：入可得：g2a T2，故 ，故 A 错误；根据匀变速直线运动的规律得错误；根据匀变速直线运动的规律得 B 点竖直分速度为点竖直分速度为： vBy4a 2T， ，由速度公式由速度公式：vByvAy2a T ，可得可得：vAy0，所以照片上所以照片上 A 点一定是平点一定是平 抛的起始位置抛的起始位置，故故 B 正确正确；小球运动到小球运动到 D 点的竖直分速度为点的竖直分速度为：vDyg3T2a T23T 6a T ，所以小球运动到所以小球运动到 D 点时速度大小为点时速度大小为：vD 6a T 2 3a T 23 5a T ，故故 C 错错 误；水平方向由：误；水平方向由：x3av0T，可得初速度为：，可得初速度为：v03a T ，故，故 D 正确。正确。 答案答案(1)D(2)BD