2024年高考物理总复习实验 探究平抛运动的特点

核心素养测评•专题强化练•实验抢分专练

实验抢分专练（五）探究平抛运动的特点（25分钟25分）

1.12023•长郡中学模拟］（7分）在农田旁离地一定高度架有一水管，管口水平，某同学根

据学到的平抛运动知识，只用一把卷尺，测量出水口单位时间内流出的最大水量（单位是立

方米每秒），假设水从出水口沿水平方向均匀流出，已知重力加速度为g。步骤如下：

（1）如图乙，关闭水阀，用卷尺测量出水龙头的内直径。=42cm。

［解析］刻度尺读数要估读到分度值的下一位，所以。=4.50cm；

（2）如图丙，测量水管上沿离地高度”，打开水管阀门且将其调到出水量最大，记下喷出水

最远的落地位置，关上阀门，测量出最远位置到出水口的水平距离小该同学测出”=

0.4m,L=2m,取重力加速度g=9.8m/s2,则水流速度。=7.0m/s。

［解析］由平抛运动的公式L=vt,H=^gt2

联立可解出u=L岛=7.0m/So

（3）可以推导出单位时间出水量表达式Q=方%（用字母。、L、H、g表不）o

2

［解析］排水量Q等于流速乘以管的横截面积，公式如下。=95,5=11产=1To,

联立可解出Q

2.［2023•湖南天壹名校联考］（9分）频闪照相是研究运动的常用手段，频闪仪每隔相等时

间短暂闪光一次，照片上记录了小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2、B、C为相邻的三个拍

照点，试帮助该同学确定竖直方向（y方向）：见解析。

［解析］连接2C线段取其中点。，然后连接0B两点，0B两点所在直线即为竖直方向。

（2）如图乙是小球做平抛运动的频闪照片，图中小方格的边长为5cm,那么小球平抛的初速

度大小为=2.5m/s,B点速度大小方=3.9m/s。（结果均保留两位有效数字，g取

10m/s2）o

［解析］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Ay=解得T=J'=17X5X10-\5x5xl。1s_0.1s,则小球平抛的初速度为%=

5x5；；。—m/s=2.5m/s；结合上述可知，小球经B点竖直分速度大小%>=空表含"一m/s=

3m/s,结合上述可知，B点速度大小外=lvo+vBy~3.9m/So

e

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三

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一

一

（1）在“探究平抛运动的特点”实验中

①用图1装置进行探究，下列说法正确的是旦。

A.只能探究平抛运动水平分运动的特点

B.需改变小锤击打的力度，多次重复实验

C.能同时探究平抛运动水平、竖直分运动的特点

［解析］用图1装置进行探究，只能探究平抛运动竖直方向上的运动特点，为了保证小钢球的水

平速度不同，需改变小锤击打的力度，多次重复实验，故B正确，A、C错误。

②用图2装置进行实验，下列说法正确的是C。

A.斜槽轨道M必须光滑且其末端水平

B.上下调节挡板N时必须每次等间距移动

C.小钢球从斜槽M上同一位置静止滚下

［解析］用图2装置进行实验，则斜槽轨道不一定栗光滑，但末端要水平，故A错误；上下调节

挡板N时不需要保证等间距移动，故B错误；为了保证小钢球的初速度相同，则需栗让小钢球

从斜槽M上同一位置静止滚下，故C正确。

③用图3装置进行实验，竖直挡板上附有复写纸和白纸，可以记下钢球撞击挡板时的点迹。

实验时竖直挡板初始位置紧靠斜槽末端，钢球从斜槽上P点静止滚下，撞击挡板留下点迹0,

将挡板依次水平向右移动》,重复实验，挡板上留下点迹1、2、3、40以点迹0为坐标原

点，竖直向下建立坐标轴y,各点迹坐标值分别为为、为、为、以。测得钢球直径为d,则钢

球平抛初速度必为Do

［解析］根据平抛运动的特点可知:

2

在竖直方向上：y4-^gt

在水平方向上：4%—=vot

故正确，、、错误。

联立解得：v0DABC

（2）如图4所示，某同学把4B两根不同的弹簧串接竖直悬挂，探究4、B弹簧弹力与伸长

量的关系。在B弹簧下端依次挂上质量为m的钩码，静止时指针所指刻度当、⑵的数据如表。

钩码个数012

xA/cm7.758.539.30

xB/cm16.4518.5220.60

钩码个数为1时，弹簧2的伸长量△马=Q2icm,弹簧B的伸长量=L22cm,两根弹簧弹性

势能的增加量AEp+A%B）（选填”或“>”）。

［解析］弹簧2的伸长量可由刻度孙的变化得到，则=8.53cm-7.75cm=0.78cm。

弹簧B的伸长量等于刻度久B与刻度办的差值，则

=18.52cm—16.45cm—0.78cm—1.29cm。

因为弹簧本身有重力，所以弹簧伸长后也有重力势能的减小，根据能量守恒定律可知，两根

弹簧弹性势能的增加量AEp>7ng（A/+AxB）o

【加固训练】

1.［2022•福建选择考］某实验小组利用图（a）所示装置验证小球平抛运动的特点，实验时,

先将斜槽固定在贴有复写纸和白纸的木板边缘，调节槽口水平并使木板竖直；把小球放在槽

口处，用铅笔记下小球在槽口时球心在木板上的水平投影点。，建立%。y坐标系，然后从斜槽

上固定的位置释放小球，小球落到挡板上并在白纸上留下印迹，上下调节挡板进行多次实

验，实验结束后，测量各印迹中心点。1、劣、出…的坐标，并填入表格中，计算对应的/

值。

(b)

项目0102。3。5。6

y/cm2.956.529.2713.2016.6119.90

x/cm5.958.8110.7412.4914.0515.28

x2/cm235.477.6115.3156.0197.4233.5

（1）根据表中数据，在图（b）给出的坐标纸上补上3数据点，并绘制“y-图线。

［答案］

y—的图线如图所示:

y/cm

［解析］根据表中数据在坐标纸上描出。4数据点，并绘制“y-%2”图线;

（2）由y-/图线可知，小球下落的高度y,与水平距离的平方%2成线隹（选填“线性”或

“非线性”）关系，由此判断小球下落的轨迹是抛物线。

［解析］由y—/图线为一条倾斜的直线可知，小球下落的高度y与水平距离的平方％2成线性关

系；

（3）由y-%2图线求得斜率上小球平抛运动的初速度表达式为%=£（用斜率k和重力

加速度g表示）。

2

［解析］根据平抛运动规律可得式=y—^gt9解得丫=景%2

可知y—x2图像的斜率为k9

2诏

解得小球平抛运动的初速度为%=且.

2k'

（4）该实验得到的y--图线常不经过原点，可能的原因是小球的水平射出点未与。点重

合。

［解析］y—/图线是一条直线，但常不经过原点，说明实验中测量的值偏大或偏小，这是小球

的水平射出点未与。点重合，位于坐标原点。上方或下方所造成的。

(1)“研究平抛物体的运动”实验的装置如图1所示，下列说法正确的是A、B

A.将斜槽的末端切线调成水平

B.将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行

C.斜槽轨道必须光滑

D.每次释放小球时的位置越高，实验效果越好

［解析］实验中必须保证小球做平抛运动，而平抛运动要求只有水平初速度且只受重力作用，

所以斜槽轨道必须要水平，至于是否光滑没有影响，只要能抛出就行；为确保有相同的水平

初速度，所以栗求从同一位置无初速度释放，并不是越高越好，故A、B正确，C、D错误。

(2)为了描出小球的运动轨迹，实验应有下列各个步骤：

A.以。为原点，画出与y轴相垂直的水平轴》轴；

B.把事先做的有缺口的纸片用手按在竖直木板上，使由斜槽上滚下抛出的小球正好从纸片的

缺口中通过，用铅笔在白纸上