实验探究平抛运动的特点

5.3实验：探究平抛运动的特点知识点一抛体运动和平抛运动1．抛体运动：以一定的速度将物体抛出，在空气阻力可以忽略的情况下，物体只受重力作用的运动．2．平抛运动：初速度沿水平方向的抛体运动．3．平抛运动的特点：(1)初速度沿水平方向；(2)只受重力作用．知识点二实验：探究平抛运动的特点1．实验思路(1)基本思路：根据运动的分解，把平抛运动分解为不同方向上两个相对简单的直线运动，分别研究物体在这两个方向的运动特点．(2)平抛运动的分解：可以尝试将平抛运动分解为水平方向的分运动和竖直方向的分运动．2．进行实验方案一：频闪照相(或录制视频)的方法(1)通过频闪照相(或录制视频)，获得小球做平抛运动时的频闪照片(如图1所示)；图1(2)以抛出点为原点，建立直角坐标系；(3)通过频闪照片描出小球经过相等时间间隔所到达的位置；(4)测量出经过T、2T、3T、…时间内小球做平抛运动的水平位移和竖直位移，并填入表格；(5)分析数据得出小球水平分运动和竖直分运动的特点.抛出时间T2T3T4T5T水平位移竖直位移结论水平分运动特点竖直分运动特点方案二：分别研究水平和竖直方向分运动规律步骤1：探究平抛运动竖直分运动的特点图2(1)如图2所示，用小锤击打弹性金属片后，A球做平抛运动；同时B球被释放，做自由落体运动．观察两球的运动轨迹，听它们落地的声音．(2)分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，即改变A球的初速度，发现两球仍同时落地，说明平抛运动在竖直方向的分运动为自由落体运动．步骤2：探究平抛运动水平分运动的特点(1)装置和实验①如图3所示，安装实验装置，使斜槽M末端切线水平，使固定的背板竖直，并将一张白纸和复写纸固定在背板上，N为水平放置的可上下调节的倾斜挡板．图3②让钢球从斜槽上某一高度滚下，从末端飞出后做平抛运动，使钢球的轨迹与背板平行．钢球落到倾斜的挡板N上，挤压复写纸，在白纸上留下印迹．③上下调节挡板N，进行多次实验，每次使钢球从斜槽上同一(选填“同一”或“不同”)位置由静止滚下，在白纸上记录钢球所经过的多个位置．④以斜槽水平末端端口处钢球球心在白纸上的投影点为坐标原点O，过O点画出竖直的y轴和水平的x轴．⑤取下坐标纸，用平滑的曲线把这些印迹连接起来，得到钢球做平抛运动的轨迹．⑥根据钢球在竖直方向是自由落体运动的特点，在轨迹上取竖直位移为y、4y、9y…的点，即各点之间的时间间隔相等，测量这些点之间的水平位移，确定水平方向分运动的特点．⑦结论：平抛运动在相等时间内水平方向位移相等，平抛运动水平方向为匀速直线运动．(2)注意事项①实验中必须调整斜槽末端的切线水平，使小球做平抛运动(调节方法：将小球放在斜槽末端水平部分，若小球静止，则斜槽末端水平)．②背板必须处于竖直面内，固定时要用铅垂线检查坐标纸竖线是否竖直．③小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放，这样可以使小球每次的轨迹相同．④坐标原点不是槽口的端点，应是小球出槽口时小球球心在背板上的投影点．⑤小球开始滚下的位置高度要适中，以使小球做平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜.（2023•北京开学）为了研究平抛运动的特点，老师做了如下演示实验：实验装置如图所示，将小球A紧靠弹性金属片放在水平台的边缘，弹性金属片夹住小球B。现用小锤打击弹性金属片，使A球水平抛出的同时B球被松开下落。关于该实验，下列说法中正确的是（）A．应保持两球的质量相等 B．应保持装置的高度不变进行多次实验 C．应改变装置的高度分别进行多次实验 D．这个实验的目的是为了说明A球在水平方向做匀速直线运动【解答】解：根据装置图可知，两球由相同高度同时运动，A做平抛运动，B做自由落体运动，因此将同时落地，由于两球同时落地，因此说明A、B在竖直方向运动规律是相同的，不能说明在水平方向上做匀速直线运动，故根据实验结果可知，平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动，不需要两球质量相等，要多次实验，观察现象，则应改变装置的高度，多次实验，故C正确；ABD错误；故选：C。（2023•河源开学）如图所示为在探究平抛运动的实验中，某实验小组测得了物体水平方向位移随时间变化的x﹣t图像和竖直方向速度随时间变化的vy﹣t图像。对于物体在内的运动，下列说法正确的是（）A．物体在水平方向上做匀加速直线运动 B．物体在竖直方向上下落的高度约为 C．物体在水平方向上的速度大小约为 D．物体在相等时间内的速度变化量不断增大【解答】解：AC、由x﹣t图像知，物体在水平方向的运动为匀速直线运动，速度大小vx=ΔxΔt=0.770.5B、由vy﹣t图像知，物体在竖直方向做匀加速直线运动，加速度大小a=ΔvyΔt=0-(-0.5)0.5m/s2＝10m/s2，图像与t轴围成的面积表示位移，则下落高度D、物体运动过程中，加速度恒定，则相等时间内的速度变化量相同，故D错误。故选：C。（2023•雨花台区校级学业考试）图（a）是“探究平抛运动的特点”的实验装置，图（b）是实验中拍摄的频闪照片，由此可知小球做的不是平抛运动。其原因可能是（）A．斜槽末端不水平 B．斜槽末端不光滑 C．释放小球的位置偏高 D．释放小球时有初速度【解答】解：做平抛运动的条件是物体只受重力、具有水平初速度，由图可知小球做的是斜上抛运动，故斜槽末端不水平，故A正确，BCD错误。故选：A。（2023春•西城区期末）如图所示，A、B两球静止在同一高度处。用锤打击弹性金属片，A球沿水平方向飞出的同时B球做自由落体运动，观察到两球同时落地。改变两球的高度和击打的力度多次实验，总能观察到两球同时落地。这个现象说明（）A．小球A在水平方向做匀速运动 B．小球A在竖直方向做自由落体运动 C．小球A在竖直方向做匀速运动 D．小球A在水平方向做匀速运动，竖直方向做自由落体运动【解答】解：由于A、B两球同时从同一高度开始下落，并且同时到达地面，故在竖直方向两球遵循相同的运动规律是相同的。由于B球做自由落体运动，故A球在平抛过程中在竖直方向也做自由落体运动，而A球在水平方向的运动没有可以参照的物体，故无法确定平抛运动的物体在水平方向的运动所遵循的规律，故ACD错误，B正确。故选：B。（2023春•永昌县校级期末）某实验小组用如图甲所示的装置探究平抛运动。（1）用不同的力击打弹簧金属片，可以观察到。（填选项前的字母）A．A、B两球同时落地B．A、B两球的运动路线相同C．击打的力度越大，A、B两球落地时间间隔越大（2）某次实验过程中用频闪照相机获得小球A连续三个时刻的位置如图乙所示，频闪照相机的频率为f＝10Hz。用刻度尺测得照片上。x1＝x2＝，y1＝，y2＝，物体的实际大小与照片上物体影像的大小的比值为10，则小球平抛的初速度大小为m/s，当地的重力加速度g为m/s2。（计算结果均保留两位有效数字）【解答】解：（1）该实验装置可验证平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动，根据t=2hg可知，改变打击力度，A、B两球同时落地，而平抛运动水平方向做匀速直线运动，改变打击力度会使A球做平抛运动的初速度变化，因此A球的运动轨迹发生改变，但B球运动轨迹不发生变化。故A正确，B（2）图乙中，小球从M点到N点，N点到P点的时间间隔为：T=小球平抛的初速度大小为：v在竖直方向有：k(y2-y1)=gT2，其中故答案为：（1）A；（2）；（2023春•重庆月考）小明同学用如图所示的装置进行实验，用小锤击打弹性金属片，A球沿水平方向飞出，同时B球自由落下。多次改变小球距地面的高度和打击的力度，均可观察到两球同时落地，则该实验说明A球（）A．在水平方向上做匀速直线运动 B．在水平方向上做匀变速直线运动 C．在竖直方向上做匀速直线运动 D．在竖直方向上做自由落体运动【解答】解：由题可知，A球沿水平方向抛出做平抛运动，同时B球被松开，自由下落做自由落体运动。将小球A做的平抛运动与做自由落体运动的小球B的运动进行对比，只能说明A竖直方向上的运动情况，不能说明A在水平方向的运动情况，故与B的运动进行对比，根据两球同时落地的现象，说明A球在竖直方向上的分运动是自由落体运动，不能说明A球在水平方向上的运动。故ABC错误，D正确；故选：D。（2023春•河西区期中）右图是“研究平抛物体的运动”的实验装置图。实验时，除了木板、小球，斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中不需要的是（）A．刻度尺 B．秒表 C．坐标纸 D．重垂线【解答】解：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，下列器材中还需要重垂线，确保小球抛出是在竖直面内运动，还需要坐标纸和刻度尺，便于确定小球间的距离，根据平抛运动规律可知不需要的是秒表，故ACD正确，B错误；本题选择不需要的；故选：B。（2023春•河西区期中）如图所示，在竖直板上某高度处固定一个圆弧轨道，轨道的末端水平，在与轨道末端O点同一高度处固定第二块电磁铁，并通过O点处的开关控制。当释放A小球运动到斜槽末端O点处时，触动开关，B小球开始做自由落体运动，同时A小球做平抛运动，两个小球恰好在P点相遇。忽略小球的大小，固定在竖直板上的方格纸为正方形小格，每小格的边长均为5cm，则（）A．球A、B在P点相遇，说明平抛运动在竖直方向上是匀速直线运动 B．球A、B在P点相遇，说明平抛运动在水平方向上是自由落体运动 C．小球A做平抛运动的初速度大小为 D．小球A做平抛运动的初速度大小为【解答】解：AB、A球做平抛运动，B球做匀速直线运动，球A、B在P点相遇，说明A、B两球在竖直方向运动规律相同，即平抛运动在竖直方向上是自由落体运动，故AB错误；CD、正方形小格的边长L＝5cm＝，A球做平抛运动，在竖直方向：h＝9L=12gtA球平抛运动的初速度v0=9Lt故C正确，D错误；故选：C。（2022秋•清江浦区校级期末）如图所示，在“研究平抛运动”实验中，横挡条卡住平抛小球，用铅笔标注小球的最高点，从而确定平抛运动的轨迹，关于此实验，下列说法正确的是（）A．坐标原点应选小球在斜槽末端点时球心的位置 B．坐标原点应选小球在斜槽末端点时球的上端 C．每次从斜槽上释放小球的位置不一定相同 D．斜槽轨道必须是光滑的【解答】解：AB．由于实验步骤中用铅笔标注小球的最高点，所以坐标原点应选小球在斜槽末端点时小球的上端。故A错误，B正确；CD．为了确定平抛的运动轨迹，需要小球有不变的初速度，所以每次从斜槽上释放小球的位置必须相同，而下滑过程中轨道是否光滑对实验没有影响。故CD错误。故选：B。（2023春•九江期末）频闪照相是研究运动的常用手段，新闪仪每隔相等时间短暂闪光一次，照片上记录了钢球在各个时刻的位置。（1）某同学做该实验时事先没确定竖直方向，如图甲所示，已知为相邻的三个拍照点，该同学通过连接AC线段取其中点O，然后连接OB两点，OB两点所在直线即为竖直方向（y方向）。（2）如图乙是小球做平抛运动的频闪照片，图中小方格的边长5cm，那么小球平抛的初速度大小v0＝m/s，经B点合速度大小vB＝m/s。（结果均保留两位有效数字，g取10m/s2）【解答】解：（2）根据图乙可知，相邻点迹之间的水平距离相等，即相邻点迹之间的时间间隔相等，根据Δy＝gT2解得T=Δyg小球平抛的初速度为v0=5LT小球经B点竖直分速度大小vBy=5L+7L2T=经B点合速度大小vB=解得：vB＝故答案为：（2）；（2023春•开封期末）（1）在做“研究平抛物体的运动”实验时，为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，将你认为正确且有必要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．斜槽必须尽可能光滑C．每次必须由静止开始从同一位置释放小球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）有一个同学在实验中，只画出了平抛轨迹的一部分曲线，如图所示他在曲线上取水平距离x相等的三点A、B、C，量得x＝。又量出它们之间的竖直距离分别为y1＝，y2＝，利用这些数据，可求得物体抛出时的初速度大小v0＝m/s。（g取10m/s2）【解答】解：（1）A、过调节使斜槽末端保持水平，是为了保证小球做平抛运动，故A正确。B、为要画同一运动的轨迹，必须每次释放小球的位置相同，到达斜槽末端的速度相同，所以斜槽是否光滑没有影响。故B错误；C、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C正确；D、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：AC（2）从图中看出，A、B、C三个点间的水平位移均相等，因此这3个点是等时间间隔点。竖直方向两段相邻位移之差是个定值，即为：Δy＝gT2＝y2﹣y1＝﹣＝解得：T=Δyg小球运动中水平分速度的大小为：v0=x故答案为：（1）AC；（2）。（2023春•庐江县期末）某同学在实验室发现一张小球做平抛运动的部分频闪照片，小球的瞬时位置如图中A、B、C所示，照片背景为一堵贴近小球的竖直砖墙，已知每块砖的厚度h＝和长度l＝，频闪照片的拍摄频率f＝14Hz，不计砖块间的缝隙宽度和空气阻力。（1）由以上已知量和测量量，可求得小球的水平初速度v0＝m/s。当地的重力加速度g＝m/s2；（结果均保留两位有效数字）；（2）小球实际的抛出位置在A点上方第层砖内。【解答】解：（1）根据在竖直方向上为自由落体运动得：3h﹣2h＝gT2再根据水平方向做匀速直线运动有：v其中T=将h＝5cm＝，l＝15cm＝，f＝14Hz，代入可解得：v0＝；g＝2；（2）B点竖直方向的分速度为vBy=5抛出点到B点的竖直距离为y=解得y≈＝所以小球实际的抛出位置在A点上方第二层砖内。故答案为：（1）；；（2）二（2023春•虹口区期末）套圈游戏深得人们的喜爱。游戏时，将圆圈向前抛出，套中目标即为获胜。假定沿水平方向将圆圈抛出，忽略空气阻力，g取10m/s2。（1）圆圈在空中。A．做匀速运动B．做匀变速直线运动C．做匀变速曲线运动D．做变加速曲线运动（2）若初速度v0＝2m/s，则从抛出开始，t＝0到t＝的时间内圆圈速度变化的方向。A．竖直向下B．在水平方向上C．与水平方向成45°角斜向上D．与水平方向成45°角斜向下（3）某同学在试投时，圆圈落在图2中的虚线位置。正式投掷时，为了能套住小熊，应。A．保持初速度v0不变，增大抛出点的高度hB．保持初速度v0不变，减小抛出点的高度hC．保持抛出点的高度h不变，增大初速度v0D．同时增大抛出点的高度h和初速度v0（4）为探究圆圈在水平方向的运动规律，某同学在实验室用图3所示装置进行研究。下列说法中合理的是。A．应选用体积较大的木球研究B．每次小球释放的初始位置可以改变C．实验中，挡板的高度必须固定不变D．斜槽的摩擦力对探究小球在水平方向的运动规律没有影响（5）另一同学用频闪照相拍下圆圈运动的