【文档说明】2022-2023学年高一物理 人教版2019必修第二册 分层作业 5.3 实验：探究平抛运动的特点（3-冲A提升练） Word版含解析.docx，共(11)页，434.739 KB，由小赞的店铺上传

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5.3实验：探究平抛运动的特点（3-冲A提升练）（解析版）一、实验题（本大题共5小题）1.频闪摄影是研究变速运动常用的实验手段．在暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置．某物理小组利用图甲所示装置探究

平抛运动规律．他们分别在该装置正上方𝐴处和右侧正前方𝐵处安装了频闪仪器并进行了拍摄，得到的频闪照片如图乙，𝑂为抛出点，𝑃为运动轨迹上某点．则根据平抛运动规律分析下列问题：(1)乙图中，摄像头𝐴所拍摄的频闪照片为________[选填“(𝑎)”或“(𝑏)”]．(2)测得图乙(𝑎)

中𝑂𝑃距离为45𝑐𝑚，(𝑏)中𝑂𝑃距离为30𝑐𝑚，𝑔取10𝑚/𝑠2则平抛物体的初速度大小应为________𝑚/𝑠，𝑃点速度大小应为________𝑚/𝑠．甲乙【答案】(1)(𝑏)；(2)1；√10【解析】小球做平抛运动，摄像头𝐴拍摄小

球水平方向上的匀速直线运动，摄像头𝐵拍摄小球竖直方向的自由落体运动，分别在水平方向和竖直方向上列式求解。解决本题的关键是掌握小球做平抛运动的特点。【解答】(1)小球做平抛运动，平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，摄像头𝐴拍摄的是水平方向上的运动，故应该是间距相等的点，故摄像头𝐴所拍摄的

频闪照片为(𝑏)图。(2)摄像头𝐴拍摄小球水平方向上的匀速直线运动，摄像头𝐵拍摄小球竖直方向的自由落体运动，根据测得图乙(𝑎)𝑂𝑃距离为ℎ=45𝑐𝑚，则ℎ=12𝑔𝑡2，解得𝑡=√2ℎ𝑔=√2×0.4510𝑠=0.3𝑠

，由(𝑏)中𝑂𝑃距离为𝑠=30𝑐𝑚，则𝑥=𝑣0𝑡，解得平抛物体的初速度大小为𝑣0=𝑥𝑡=0.30.3𝑚/𝑠=1𝑚/𝑠，𝑃点竖直速度大小为𝑣𝑦=𝑔𝑡=10×0.3𝑚/𝑠=3𝑚/𝑠，所以𝑃点的速度大小，由勾股定理得𝑣=

√𝑣02+𝑣𝑦2=√12+32𝑚/𝑠=√10𝑚/𝑠。2.为了更全面地探究平抛运动的规律，某实验小组利用如图甲、乙所示两种装置进行实验：(1)该小组先利用图甲所示装置，用小锤打击弹性金属片，使𝐴球沿水平方向抛出，同时使𝐵球由静止自由下落，此后仅能听到一个落地声音，通过

此现象可以得到，平抛运动在竖直方向做(填“匀速直线”或“自由落体”)运动;(2)该小组利用图乙装置操作时，以下做法合理的是A.安装斜槽轨道，使其末端保持水平B.每次小球释放的初始位置可以任意选择C.每次小球应从同一位置由静止释放D.为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接(3)利用图乙

装置，在某次实验得到一条轨迹，但忘了标记抛出点，只记录了𝐴、𝐵、𝐶三点，测得𝑥=20𝑐𝑚，ℎ𝐴𝐵=15𝑐𝑚，ℎ𝐵𝐶=25𝑐𝑚，则小球平抛的初速度𝑣0=𝑚/𝑠。(𝑔取10𝑚/𝑠2)【答案】(1)自由落体运动;(2)AC;(3)2【解析】(1)

根据实验现象得出对应的实验结论；(2)根据实验的原理以及操作中的注意事项确定正确的操作步骤；(3)根据竖直方向上连续相等时间内的位移之差是一恒量求出相等的时间间隔，结合水平位移和时间间隔求出初速度。本题主要考查了平抛运动的相关应用，根据实验原理

掌握正确的实验操作，结合平抛运动的特点和运动学公式即可完成分析。【解答】(1)同时开始运动，只能听到一个落地声，则说明平抛运动与自由落体运动时间相等，则可知其竖直方向应做自由落体运动；(2)A.斜槽末端切线应当保持水平，从而确保做平抛运动，故A正确；BC.需要保证多次描点是相同轨迹，故应从斜槽轨道

的同一位置无初速度的释放；故B错误，C正确；D.为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用光滑的曲线连接；故D错误。(3)由图丙中A、B、C的坐标可知，三点之间的时间间隔相同，根据竖直方向上的位移，利用Δy=gT2可得：hBC−hAB=gT2代入数据得：T=√0.25−0.1510s=0.10s小球平

抛的初速度为v0=xT=0.20.1m/s=2m/s3.图甲是“研究平抛物体运动”的实验装置图，通过描点画出平抛小球的运动轨迹。(1)实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点𝑂为坐标原点，分别测量

它们的水平坐标𝑥和竖直坐标𝑦。下图中𝑦−𝑥2图像能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是________。(2)图乙为某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹，抛出点未知，𝑂、𝐴、𝐵为轨迹上的三点，𝐴、𝐵两点与𝑂点的水平距离分别为𝑥0、2𝑥0，

𝐴、𝐵两点与𝑂点的竖直距离分别为𝑦1、𝑦2。重力加速度大小为𝑔，则该平抛小球的初速度大小为________。(3)利用频闪照相方法拍摄的频闪照片如图丙所示，𝑂、𝐶、𝐷为照片上小球的三个相邻

位置。若频闪照相的频率为𝑓，利用刻度尺量得𝑂、𝐷两点间的距离为𝑠，则小球位于位置𝐶时的速度大小为________。【答案】(1)C；(2)x0√gy2−2y1；(3)fs2。【解析】(1)平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体

运动，分别列出水平位移和竖直位移与时间的关系式，消去时间t，得出y与x2的关系式，从而得出正确的图线；(2)在竖直方向上，根据连续相等时间内的位移之差是一恒量求出相等的时间间隔，结合水平位移和时间间隔求出初速度的大小；(3)在竖直方向上，根据某段时间内的平均速度等于中

间时刻的瞬时速度求出C点的竖直分速度，通过水平位移和时间间隔求出初速度，结合平行四边形定则求出C点的瞬时速度大小。解决本题的关键知道实验的原理和注意事项，掌握平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式和推论灵活求解。【解答】(1)水平方向位移x=v0t，竖直

方向位移为y=12gt2，联立消t，得y=g2v02x2=kx2，故y−x2图像为一条直线，故C正确，A、B、D错误。故选：C；(2)根据A、B两点距离O点的水平距离分别为x0、2x0，小球从O到A，A到B运动的时间是相等的。在竖直方向上，根据连续相等时间内位移之差

是一恒量知：y2−y1−y1=gT2，解得：T=√y2−2y1g，平抛运动的初速度大小：v0=x0T=x0√gy2−2y1；(3)设OD间的水平位移和竖直位移分别为x和y，在竖直方向上，根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度知，C点的竖直分速度：vyC=y2T=y

f2，平抛运动的初速度：v0=x2T=xf2，则C点的速度：vC=√v02+vyC2=√x2f24+y2f24=√(x2+y2)f24=√s2f24=fs2。4.在做“研究平抛运动”的实验中，为了确定小球在不同时

刻所通过的位置，实验时采用如图甲所示的装置，实验操作的主要步骤如下：𝑎.在一块平木板上钉上复写纸和白纸，然后将其竖直立于斜槽轨道末端槽口前，木板与槽口之间有一段距离，并保持板面与轨道末端的水平段垂直；𝑏.使小球从斜槽上

紧靠挡板处由静止滚下，小球撞到木板在白纸上留下痕迹𝐴；𝑐.将木板沿水平方向向右平移一段距离𝑥，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，小球撞到木板在白纸上留下痕迹𝐵；𝑑.将木板再水平向右平移同样距离𝑥，使小球仍从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下

，再在白纸上留下痕迹𝐶．若测得𝐴、𝐵间距离为𝑦1=0.30𝑚，𝐵、𝐶间距离为𝑦2=0.40𝑚，水平距离𝑥=0.20𝑚，当地重力加速度𝑔取10𝑚/𝑠2，回答下列问题：(1)关于该实验，下列说法正确的是

________．A.斜槽轨道必须尽可能光滑𝐵.每次小球均需由静止释放C.每次释放小球的位置可以不同𝐷.小球的初速度可通过机械能守恒定律求出(2)根据上述所给物理量，可以得到小球平抛的初速度大小为𝑣0=________

𝑚/𝑠.(保留两位有效数字)(3)另外一位同学根据测量出的不同𝑥情况下的𝑦1和𝑦2，令𝛥𝑦=𝑦2−𝑦1，并描绘出了如图乙所示的𝛥𝑦−𝑥2图像．若已知图线的斜率为𝑘，则小球平抛的初速度大小𝑣0与𝑘的关系式为𝑣0=________.(用题中所给字母表示)【

答案】(1)B；(2)2.0；(3)√gk。【解析】本题以平抛运动实验为题材主要考查了匀变速直线运动中基本规律以及推论的应用，平时要加强练习，提高应用基本规律解决问题能力，掌握平抛运动处理规律，理解运动的合成与分解的处理方法。(

1)小球做平抛运动，必须保证斜槽末端切线水平；实验过程中要保证小球每次做平抛运动的初速度相同，每次应从斜槽的同一位置由静止释放小球；依据只有重力做功，小球的机械能才守恒的；(2)根据平抛运动规律在水平和竖直方

向的规律，尤其是在竖直方向上，连续相等时间内的位移差为常数，列出方程即可正确求解；(3)根据平抛运动规律得出▵y−x2的关系方程，结合图像即可得出小球平抛的初速度大小v0与k的关系式。【解答】(1)A.斜槽轨道是否光滑，不会影响做平抛运动，只要使斜槽末端保持水平，是为了保证小球做平抛运动，故A错

误；BC.因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B正确，C错误；D.假如斜槽是光滑的，则小球的初速度可通过测量小球的释放点与抛出点之间的高度h，之后再由机械能守恒定律求出，因为摩擦力未知，无法根据机械能守恒定律计算速度，故

D错误；故选B．(2)在竖直方向上：Δy=y2−y1=gt2水平方向上：x=v0t联立方程解得：v0=x√y2−y1g=x√gy2−y1=2.0m/s；(3)令Δy=y2−y1，根据平抛运动规律，则有：Δy=gT2,而T=xv0，解得：Δy=gv02x2，依据如图2所示的△Δy−x2图象，图线的斜

率为k=gv02，因此小球平抛的初速度大小v0与k的关系式为v0=√gk。5.如图1所示是𝐽2154型平抛运动实验器，通过描点画出小球平抛运动轨迹．图1(1)下列操作顺序合理的是__________．①调整斜槽，使斜槽末端

水平；②将金属小球从斜槽上同一位置由静止释放，利用接球槽记录球心经过的不同位置；③调整实验器底部平衡旋钮，使白板竖直，并把竖直方向记录在白纸上；④取下白纸，建立水平和竖直方向的坐标系，把记录的位置用平滑曲线连接起来．(2)调整

实验器底部平衡旋钮，使得__________，则说明白板处在竖直平面内．图2图3(3)实验记录的位置如图2所示，在白纸上以斜槽末端为原点𝑂、水平方向为𝑥轴、竖直方向为𝑦轴建立直角坐标系，请在图上描出小球运动的轨迹，并根据轨迹求出小球平抛的初速度𝑣0=__________𝑚/�

�；(结果保留两位有效数字)(4)图2中的轨迹不过坐标原点𝑂的原因是__________，由图像求得小球的半径𝑟=__________𝑚；(5)改用频闪照相来研究平抛运动，将频闪得到的连续三张照片叠放在方格纸上，如图3所示，已知小球的直径为2𝑐𝑚，方格纸的边分别为水平

和竖直方向，则该频闪相机的频率为__________𝐻𝑧．【答案】(1)③①②④；(2)重锤的尖端与对准仪的尖端对齐；(3)；0.80(0.78−0.82均给分)；(4)没有选择小球平抛时球心的位置为坐标原点(其他表述正确的均给

分)；0.010(0.008−0.012均给分)；(5)10。【解析】本题考查了实验探究平抛运动的特点，解题的关键知道实验的原理以及操作的注意事项，掌握平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，结合运动学公式和推论求解。

(1)根据实验原理和实验操作即可分析；(2)根据实验原理以及注意事项即可分析；(3)把记录的位置用平滑曲线连接起来，即可描出小球运动的轨迹，根据竖直方向上连续相等时间内的位移之差是一恒量求出相等的时间间隔，结合水平位移和时间间求解平抛运动的初速度；(4)根据实验原理和实验操作以及注意事

项即可分析，根据图可知小球半径；(5)根据匀变速直线运动的推论Δy=gT2结合周期与频率间的关系即可求解。【解答】(1)根据实验操作可知，实验步骤：安装仪器，调整实验器底部平衡旋钮，使白板竖直，并把竖直方向记录在白纸上；为了保证小球初速度水平，斜槽的末端需水平；为了保证小球初速度相同，每次让小球从

斜槽的同一高度由静止释放，利用接球槽记录球心经过的不同位置；取下白纸，建立水平和竖直方向的坐标系，把记录的位置用平滑曲线连接起来，故操作顺序为：③①②④；(2)根据实验原理以及注意事项可知，为了保证白板竖直，调整实验器底部平衡旋钮，使得重锤的尖端与对准

仪的尖端对齐，则说明白板处在竖直平面内；(3)把记录的位置用平滑曲线连接起来，即可描出小球运动的轨迹，如图所示：；根据竖直方向上连续相等时间内的位移之差是一恒量，即Δy=gt2，t=√Δyg=√(0.20−0.1125)−(0.1125−0.05

)10s=0.05s，水平方向上做匀速直线运动，有：v0=Δxt=0.040.05m/s=0.80m/s；(4)根据实验原理和实验操作可知，图2中的轨迹不过坐标原点O的原因是没有选择小球平抛时球心的位置为坐标原点，由图可知小球的半径为0.010m；(5)

已知小球的直径为2cm，且小球恰好占一方格，可知小方格的边长为2cm，小球做平抛运动时，坚直方向做自由落体远动，则有：Δy=gT2，即：T=√Δyg=0.1s，频闪相机的闪光频率为：f=1T=10.1Hz=10Hz