《实验 研究平抛运动》
基础达标
1．在“研究平抛物体的运动”的实验中，为减小空气阻力对小球的影响，选择小球时，应选择( )
A．实心小铁球 B．空心小铁球
C．实心小木球 D．以上三种球都可以
【解析】 在本实验中，应该选用密度大、体积小的小球，以减少空气阻力对小球运动的影响．
【答案】 A
2.
如图所示，在研究平抛运动时，小球A沿轨道滑下，离开轨道末端(末端切线水平)时撞开接触开关S，被电磁铁吸住的小球B同时自由下落．改变整个装置的高度H做同样的实验，发现位于同一高度的A、B两个小球总是同时落地．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自由落体运动
D．竖直方向的分运动是匀速直线运动
【解析】 A球平抛的同时B球自由下落，且两球在同一高度上，又两球总是同时落地，这只能说明A球在抛出后竖直方向的分运动是自由落体运动，但并不能说明A球的水平分运动是匀速直线运动．正确选项为C.
【答案】 C
3．在“研究平抛物体运动”的实验中，可以测出小球做平抛运动的初速度．实验简要步骤如下：
A．让小球多次从________位置滚下，记下小球穿过卡片孔的一系列位置；
B．安装好器材，注意________，记下斜槽末端O点和过O点的竖直线；
C．测出曲线上某点的坐标x、y，用v0＝________算出平抛运动的初速度；
D．取下白纸，以O为原点、以竖直线为轴建立坐标系，用平滑曲线画平抛轨迹．
上述实验步骤的合理顺序是________．
【解析】 小球每次要从斜槽的同一位置滚下，斜槽末端的切线要保持水平，保证小球离开斜槽后做平抛运动，根据平抛运动的规律有x＝v0t，y＝gt2，可得v0＝x .实验步骤应为BADC.
【答案】 同一 斜槽末端的切线水平 x BADC
4．三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)甲同学采用如图甲所示的装置．用小锤击打弹性金属片，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，改变小锤击打的力度，即改变A球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明________________________________________________________________________．
(2)乙同学采用如图乙所示的装置．两个相同的弧形轨道M、N，分别用于发射小铁球P、Q，其中N的末端可看做与光滑的水平板相切，两轨道上端分别装有电磁铁C、D，调节电磁铁C、D的高度使AC＝BD，从而保证小铁球P、Q在轨道末端的水平初速度v0
4
相等．现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两小球能以相同的初速度v0同时分别从轨道M、N的末端射出．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)丙同学采用频闪照相法拍摄到如图丙所示的小球做平抛运动的照片，图中每个小方格的边长为L＝1.25 cm，则由图可求得拍摄时每________s曝光一次，该小球做平抛运动的初速度大小为________m/s.(g取9.8 m/s2)
【解析】 甲图是通过实验来验证平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动．结论为：平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动．乙图是通过实验来验证平抛运动的小球在水平方向上做匀速直线运动．结论为：P球击中Q球，平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动．丙图是对平抛运动的图象进行分析处理的考查，且设置了一个由题图可知，小球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．Δy＝gT2，即L＝gT2，T＝ ＝3.54×10－2 s．又因为2L＝v0T，解得v0＝2，代入L、g的值得v0＝0.7 m/s.
【答案】 (1)平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动
(2)P球击中Q球 平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动
(3)3.54×10－2 0.7
能力提升
1．为了探究影响平抛运动水平射程的因素，某同学通过改变抛出点的高度及初速度的方法做了6次实验，实验数据记录如下表：
序号
抛出点的高度(m)
水平初速度(m/s)
水平射程(m)
1
0.20
2
0.40
2
0.20
3
0.60
3
0.45
2
0.60
4
0.45
4
1.2
5
0.80
2
0.80
6
0.80
6
2.4
以下探究方案符合控制变量法的是( )
A．若探究水平射程与高度的关系，可用表中序号为1、3、5的实验数据
B．若探究水平射程与高度的关系，可用表中序号为2、4、6的实验数据
C．若探究水平射程与初速度的关系，可用表中序号为1、3、5的实验数据
D．若探究水平射程与初速度的关系，可用表中序号为2、4、6的实验数据
【解析】 若探究水平射程与高度的关系，应保证物体平抛运动的初速度不变，改变下落高度，选项A正确，B错误；若探究水平射程与初速度的关系，应保证平抛运动的下落高度不变，改变初速度选用的数据可以是1、2的实验数据或3、4的实验数据或5、6的实验数据，选项C、D错误．
【答案】 A
2.
试根据平抛运动原理设计“测量弹射器弹丸出射初速度”的实验方案．提供的实验器材为弹射器(含弹丸，见图)、铁架台(带有夹具)、米尺．
(1)画出实验示意图．
(2)在安装弹射器时应注意________________．
4
(3)实验中需要测量的量(并在示意图中用字母标出)为________________．
(4)由于弹射器每次射出的弹丸初速度不可能完全相等，在实验中应采取的方法是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
(5)计算公式为________________________________________________________________________．
【解析】 根据研究平抛运动的实验和平抛运动的原理，可知使弹丸做平抛运动，通过测量下落高度可求出时间，再测出水平位移可求出平抛运动的初速度．
(1)实验示意图如图所示．
(2)弹射器必须保持水平．
(3)弹丸下降高度y和水平射程x.
(4)在不改变高度y的条件下进行多次实验，测量水平射程x，得出水平射程x的平均值，以减小误差．
(5)因为y＝gt2，所以t＝ ，又因x＝v0t，故v0＝＝＝ .
【答案】 见解析
3．利用单摆验证小球平抛运动规律，设计方案如图甲所示，在悬点O正下方有水平放置的炽热的电热丝P，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断：MN为水平木板，已知悬线长为L，悬点与木板间的距离OO′＝h(h>L)．
(1)电热丝P必须置于悬点正下方的理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
(2)将小球向左拉起后自由释放，最后小球落在木板上的C点，O′C＝s，则小球做平抛运动的初速度v0为________．
(3)在其他条件不变的情况下，若改变释放小球时悬线与竖直方向间的夹角θ，小球落点与O′点的水平距离s将随之改变，经多次实验，以s2为纵坐标，得到如图乙所示图象，则当θ＝30°时，s为________m.
【解析】 (1)使小球运动到正下方，此时速度v0为水平方向，保证小球做平抛运动．
(2)小球做平抛运动的下落高度H＝h－L，满足h－L＝gt2，s＝v0t，由此得v0＝s .
(3)由s2－cosθ图象可知s2与cosθ的关系满足s2＝acosθ＋b
4
，将(0,2.0)和(1.0,0)代入得a＝－2.0，b＝2.0.则s2与cosθ的关系为s2＝－2cosθ＋2，当θ＝30°时，可解得s＝0.52 m.
【答案】 (1)保证小球沿水平方向抛出
(2)s
(3)0.52
4
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