第五章　作业8　实验：探究平抛运动的特点-2025版高一物理必修二

作业8实验：探究平抛运动的特点[分值：60分]1题6分，2题8分，3题9分，4、5题每题12分，6题13分，共60分1.(6分)(2024·河北卷)图甲为探究平抛运动特点的装置，其斜槽位置固定且末端水平，固定坐标纸的背板处于竖直面内，钢球在斜槽中从某一高度滚下，从末端飞出，落在倾斜的挡板上挤压复写纸，在坐标纸上留下印迹。某同学利用此装置通过多次释放钢球，得到了如图乙所示的印迹，坐标纸的y轴对应竖直方向，坐标原点对应平抛起点。(1)(2分)每次由静止释放钢球时，钢球在斜槽上的高度(填“相同”或“不同”)。

(2)(2分)在坐标纸中描绘出钢球做平抛运动的轨迹。(3)(2分)根据轨迹，求得钢球做平抛运动的初速度大小为m/s(当地重力加速度g为9.8m/s2，保留2位有效数字)。

2.(8分)(2023·无锡市高一期末)某学习小组用图甲和图乙所示的装置“探究平抛运动的特点”。(1)(2分)下列实验操作不合理的有。

A.用图甲装置研究平抛物体的竖直分运动时，观察A、B两球是否同时落地B.图乙装置中的背板必须处于竖直面内，固定时可用铅垂线检查背板是否竖直C.若将小球放在图乙装置的斜槽末端水平部分任一位置均能保持静止，则说明斜槽末端水平D.用图乙装置多次实验以获得钢球做平抛运动的轨迹时，可以从斜槽上任意不同位置静止释放钢球(2)(6分)该小组利用图乙装置，记录了钢球经过的A、B、C三个位置，如图丙所示。图中每个方格的边长为L，重力加速度为g。①钢球从A运动到B和从B运动到C的时间(选填“相等”或“不相等”)；②钢球从A运动到B的时间为(用L、g表示)；③钢球做平抛运动的初速度为(用L、g表示)。3.(9分)(2021·全国乙卷)某同学利用图(a)所示装置研究平抛运动的规律。实验时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球进行拍摄，频闪仪每隔0.05s发出一次闪光，某次拍摄后得到的照片如图(b)所示(图中未包括小球刚离开轨道的影像)。图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行，其上每个方格的边长为5cm。该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图(b)中标出。完成下列填空：(结果均保留2位有效数字)(1)(6分)小球运动到图(b)中位置A时，其速度的水平分量大小为m/s，竖直分量大小为m/s；

(2)(3分)根据图(b)中数据可得，当地重力加速度的大小为m/s2。

4.(12分)(2024·湖北省高一期末)某物理兴趣小组在探究平抛运动的规律实验时，将小球做平抛运动，用频闪照相机对准方格背景照相，拍摄到了如图所示的照片，已知每个小方格边长为9.8cm，当地的重力加速度为g=9.8m/s2。(1)(3分)若以拍摄的第“1”点为坐标原点，水平向右和竖直向下为平面直角坐标系的正方向，则没有被拍摄到的小球(在图中没有方格的区域内)位置“4”坐标为[用图中格数表示坐标，比如图中标记为“2”的小球坐标为：(2，1)]；

(2)(3分)该照相机的频闪频率为Hz；

(3)(3分)小球平抛的初速度大小为m/s；

(4)(3分)“1”点(填“是”或“不是”)抛出点。

5.(12分)某实验小组用频闪照相的方法研究平抛运动。该组同学得到小球运动过程中O、a、b、c四个点，以O为原点，以水平方向为x轴，竖直方向为y轴，其他点的坐标位置如图所示，不计空气阻力。根据图像中的数据可知(g=10m/s2)：(1)(4分)小球做平抛运动的初速度为m/s；

(2)(4分)小球过b点的速度为m/s；

(3)(4分)小球抛出点的坐标为。

6.(13分)(2023·浙江6月选考)在“探究平抛运动的特点”实验中(1)(4分)用图甲装置进行探究，下列说法正确的是。

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(2)(4分)用图乙装置进行实验，下列说法正确的是。

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(3)(5分)用图丙装置进行实验，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x，重复实验，挡板上留下点迹1、2、3、4。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y1、y2、y3、y4。重力加速度为g。测得钢球直径为d，则钢球平抛初速度v0为。A.(x+d2)g2yC.(3x-d2)g2y

答案精析1.(1)相同(2)见解析图(3)0.70(0.68、0.69、0.71、0.72均可)解析(1)为保证钢球每次平抛运动的初速度相同，必须让钢球在斜槽上同一位置静止释放，故释放钢球时高度相同。(2)描点连线用平滑曲线连接，钢球做平抛运动的轨迹如图所示(3)因为抛出点在坐标原点，为方便计算，在图线上找到较远的点，在图线上找到y坐标为20.0cm的点为研究位置，该点坐标为14.1cm，根据平抛运动规律x=v0t，y=12gt解得v0≈0.70m/s。2.(1)D(2)①相等②2Lg解析(1)用题图甲装置研究平抛物体的竖直分运动时，观察A、B两球是否同时落地，若同时落地，说明两球在竖直方向的分运动相同，选项A正确；题图乙装置中的背板必须处于竖直面内，固定时可用铅垂线检查背板是否竖直，选项B正确；若将小球放在题图乙装置的斜槽末端水平部分任一位置均能保持静止，则说明斜槽末端水平，选项C正确；用题图乙装置多次实验以获得钢球做平抛运动的轨迹时，必须让小球从斜槽上相同位置由静止释放，从而保证小球做平抛运动的初速度相同，选项D错误。(2)①钢球从A运动到B和从B运动到C的水平位移相等，则时间相等；②根据Δy=2L=gT2解得钢球从A运动到B的时间为T=2③钢球做平抛运动的初速度为v0=2LT=3.(1)1.02.0(2)9.7解析(1)小球做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，因此速度的水平分量大小为v0=xt=0.050.05m/s=1.0竖直方向做自由落体运动，根据匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该段位移的平均速度，因此小球在A点速度的竖直分量大小为vy=8.6+11.00.05×2cm/s≈2.0m/s(2)由竖直方向为自由落体运动，可得g=y代入数据可得g=9.7m/s2。4.(1)(6，6)(2)10(3)1.96(4)不是解析(1)小球水平方向做匀速直线运动，则位置“4”的横坐标格数为6；竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动，则相邻相等时间内的位移之差相等，可得位置“3”“4”之间的竖直距离为3个格子，则位置“4”的纵坐标格数为6；位置“4”坐标为(6，6)。(2)竖直方向根据Δy=l=g(1f)解得该照相机的频闪频率为f=10Hz(3)小球平抛的初速度大小为v0=2lT=2lf=2×9.8×10-2×10m/s=1.96(4)因从“1”点开始竖直方向的位移之比不等于1∶3∶5∶7…，可知“1”点不是抛出点。5.(1)2.0(2)41(3)(-10cm，-1.25cm)解析(1)由题图可知a、b、c三点相邻两点间水平距离相同，则相邻两点间的时间间隔相同，均设为T，根据运动学公式有Δy=ybc-yab=gT2=0.1m解得T=0.1s所以小球做平抛运动的初速度为v0=xabT=2.0(2)小球在b点的竖直分速度为vby=yac2T=2.小球过b点的速度为vb=vby2+v(3)小球从抛出点到b点所经历的时间为t=vbyg=0.25小球抛出点的横坐标为x=xb-v0t=-10cm纵坐标为y=yb-12gt2=-1.25即小球抛出点的坐标为(-10cm，-1.25cm)。6.(1)B(2)C(3)D解析(1)用如题图甲所示的实验装置，只能探究平抛运动竖直分运动的特点，故A、C错误；在实验过程中，需要改变小锤击打的力度，多次重复实验，故B正确。(2)为了保证小球做平抛运动，需要斜槽末端水平，为了保证小球抛出时速度相等，每一次小球需要从斜槽M上同一位置静止释放，斜槽