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实验：探究平抛运动的特点1.(多选)在做“研究平抛物体的运动”这一实验时,下面哪些说法是正确的()A.安装弧形槽时,必须使槽的末端的切线方向保持水平B.进行实验时,每次都要让小球从同一位置由静止释放C.小球与弧形槽不可避免的摩擦,会影响实验结果D.为了得到实验结果,不要忘记用天平称出小球的质量【解析】选A、B。为了保证小球的初速度水平,安装弧形槽时,必须使槽的末端的切线方向保持水平,故A正确;为了保证小球的初速度大小相等,每次进行实验,都要让小球从斜槽的同一位置由静止释放,斜槽是否光滑不影响实验,故B正确,C错误;该实验不需要测量小球的质量,故D错误。2.如图为用频闪摄影方法拍摄的小球做平抛运动的照片,小球在运动过程中的几个位置如图中的a、b、c、d所示。下列说法正确的是()A.若已知小方格的边长,可求得平抛的初速度B.若已知小方格的边长,可求得频闪周期C.若已知小方格的边长和当地的重力加速度,可求得a、b、c、d任一点的速度D.若已知小方格的边长和频闪周期,不可以求得当地的重力加速度【解析】选C。竖直方向上相等时间的位移之差y=L,根据y=gT2得,相等的时间间隔T=,而水平方向v0=,因此知道小方格的边长与当地的重力加速度,即可求解初速度大小;再根据=,求得中间时刻竖直方向的速度,最后由速度的合成,即可求解该点的瞬时速度,从而利用速度与时间关系,求得其他点的速度。已知小方格的边长,可求得y,已知频闪周期可知道T,由y=gT2可求得重力加速度。故C正确,A、B、D错误;故选C。3.(多选)某同学在做“研究平抛物体的运动”的实验,关于这个实验,以下说法正确的是()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但不接触木板【解析】选B、C、D。为了保证每次小球平抛的轨迹相同,抛出速度相同,每次小球必须从同一高度由静止释放,故A错误,B正确;因为平抛运动在竖直方向上是自由落体运动,小球运动轨迹在一个竖直面上,所以坐标纸必须用重垂线检查是否竖直,故C正确;小球的平抛运动靠近木板,但不能接触,如果接触,会受到摩擦力作用,使运动不再是平抛运动,故D正确。4.(多选)“研究平抛物体的运动”实验的装置如图所示,在实验前应()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.小球每次必须从斜槽上同一位置由静止开始释放D.在白纸上记录斜槽末端槽口的位置O,作为小球做平抛运动的起点和所建坐标系的原点【解析】选A、B、C。实验中必须保证小球做平抛运动,斜槽的末端需水平,故A正确;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,故B正确;由于要记录小球的运动轨迹,必须重复多次,才能画出几个点,因此为了保证每次平抛的轨迹相同,所以要求小球每次从同一高度由静止释放,故C正确;在白纸上记录斜槽末端槽口的位置O,不能作为小球做平抛运动的起点,应该以小球在末端时,球心在竖直面上的投影作为起点和所建立坐标系的原点,故D错误。5.(1)如图所示,在研究物体做平抛运动时,让小球A沿曲面轨道滚下,离开轨道末端时(末端水平,小球A离开轨道时和小球B在同一高度),撞开接触式开关S(开关对小球的作用力可忽略不计),被电磁铁吸住的小球B同时自由下落。多次改变整个装置的高度H重复上述实验,发现A、B两球总是同时落地。该实验现象说明了A球在离开轨道后_。A.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C.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(2)“嫦娥四号”探月卫星的成功发射,标志着我国航天又迈上了一个新台阶。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a,闪光周期为T,据此可以得出_。A.月球上的重力加速度为B.照片上A点一定是平抛的起始位置C.小球运动到D点时速度大小为D.小球平抛的初速度为【解析】(1)A球与B球总是同时落地,说明A球竖直方向的分运动与B球的运动相同,B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体运动。(2)应用平抛运动的规律可知,在竖直方向有:h=gT2,其中:h=2a,代入可得:g=,故A错误;根据匀变速直线运动的规律得B点竖直分速度为:vBy=,由速度公式:vBy=vAy+,可得:vAy=0,所以照片上A点一定是平抛的起始位置,故B正确;小球运动到D点的竖直分速度为:vDy=g3T=3T=,所以小球运动到D点时速度大小为:v0=,故C错误;水平方向由:x=3a=v0T,可得初速度为:v0=,故D正确。答案:(1)D(2)B、D6.三个同学根据不同的实验条件,进行了“探究平抛运动规律”的实验:(1)甲同学采用如图(1)所示的装置,金属片把A球沿水平方向弹出,同时B球被松开,自由下落,观察到两球同时落地,改变A球被弹出时的速度,两球仍然同时落地,这说明_。(2)乙同学采用如图(2)所示的装置,两个相同的弧形轨道M、N,两小铁球P、Q能以相同的初速度同时分别从轨道下端水平射出。实验可观察到的现象应是_。仅仅改变弧形轨道 M 的高度,重复上述实验,仍能观察到相同的现象,这说明_。(3)丙同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图(3)所示的“小球做平抛运动”的照片。图中每个小方格的边长为 10 cm,则由图可求得拍摄时每_s曝光一次,该小球平抛的初速度大小为_m/s,经过 b点时速度大小为_m/s。(g取10 m/s2)【解析】(1)在打击金属片时,金属片把A球沿水平方向弹出,做平抛运动,同时B球被松开,做自由落体运动,两小球同时落地,说明A球与B球在竖直方向的运动规律相同,即:说明平抛运动竖直方向是自由落体运动。(2)两小铁球P、Q能以相同的初速度同时分别从轨道下端水平射出,小铁球P做平抛运动,小铁球Q在水平方向做匀速直线运动,可以看到:P球落地时刚好和Q球相遇;当同时改变两小球滚下的高度时,仍能相碰,这说明:初速度相同时,平抛运动在水平方向的运动规律与匀速直线运动规律相同,即:说明平抛运动在水平方向做匀速直线运动。(3)平抛运动可分解为:竖直方向自由落体运动与水平方向匀速直线运动;在竖直方向上:由h=gt2可得:t= s=0.1 s;小球的初速度:v0= m/s=2 m/s;在竖直方向上:vyb= m/s=1.5 m/s小球经过b点时的速度大小:vb= m/s=2.5 m/s;答案:(1)平抛运动在竖直方向为自由落体运动(2)P球落地时刚好和Q球相遇平抛运动在水平方向为匀速直线运动(3)0.122.5【补偿训练】如图所示为一小球做平抛运动的频闪照相照片的一部分,A、B、C三点是连续相等时间间隔拍摄的,图中背景方格的边长均为5 cm,如果取g=10 m/s2,那么:(1)照相机的闪光频率是_Hz;(2)小球运动中水平分速度的大小是_m/s;(3)小球经过B点时的竖直分速度大小是_m/s。【解析】(1)在竖直方向上,根据y=2L=gT2得相等的时间间隔:T= s=0.1 s,则闪光的频率:f= Hz=10 Hz(2)小球运动的水平分速度:vx= m/s=1.5 m/s(3)B点的竖直分速度:vBy= m/s=2 m/s答案:(1)10(2)1.5(3)27.在做“研究平抛运动”的实验中,为了确定小球不同时刻在空中所通过的位置,实验时用了如图所示的装置。先将斜槽轨道的末端调整水平,在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸。将该木板竖直立于水平地面上,使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A;将木板向远离槽口的方向平移距离x,再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞在木板上得到痕迹B;将木板再向远离槽口的方向平移距离x,小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,再得到痕迹C,若测得木板每次移动距离x=10.00 cm,A、B间距离y1=5.02 cm,B、C间距离y2=14.82 cm。请回答以下问题(g=9.80 m/s2)。(1)根据以上直接测量的物理量来求得小球初速度的表达式为v0=_;(用题中所给字母表示)(2)小球初速度的值为v0=_m/s;(3)A点到C点所用时间为_s。【解析】(1)平抛运动在竖直方向上为自由落体运动,由判别式有:y=y2-y1=gt2;水平方向上有:x=v0t联立方程解得:v0=x(2)根据v0=x,代入数据解得:v0=0.1 m/s=1.00 m/s。(3)平抛运动的水平方向为匀速直线运动,可得tAC= s=0.20 s。答案:(1)x(2)1.00(3)0.20- 7 -
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