第五章 曲线运动 第3节实验：研究平抛运动（难）

一、实验题
1．三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 10cm，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10m/s2）
2．如图所示是“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）以下是实验过程中的一些做法，其中合理的是_____。
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．每次小球应从同一高度由静止释放
D．为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接
（2）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，测量它们的水平坐标x和竖直坐标y，图2中y﹣x2图象能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是_____。





（3）图3是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹，O为平抛的起点，在轨迹上任取三点A、B、C，测得A、B两点竖直坐标y1为5.0cm，y2为45.0cm，A、B两点水平间距△x为40cm，则平抛小球的初速度v0为_____m/s，若C点的竖直坐标y3为60.0cm，则小球在C点的速度vC为_____m/s（结果保留两位有效数字，g取10m/s2）。
3．在做“研究平抛物体的运动”的实验时：
(1)为使小球水平抛出，必须调整斜槽，使其末端的切线_______．
(2)小球抛出点的位置必须及时记录在白纸上，然后从这一点画水平线和竖直线作为x轴和y轴，竖直线是用________来确定的．
(3)某同学通过实验得到的轨迹如图所示，判断O点是否是抛出点：________(填“是”或“否”)．
(4)该同学在轨迹上选取间距较大的几个点，测出其坐标，并在直角坐标系内绘出了y-x2图象，则此平抛物体的初速度v0＝________m/s．(取g＝10 m/s2)





4．某同学设计了一个眼睛平抛运动的实验。实验装置示意图如图所示，A是一块平面木板，在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽(图中、......)，槽间距离均为d。把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板B上。实验时依次将B板插入A板的各插槽中，每次让小球从斜轨的一同位置由静止释放。每打完一点后，把B板插入后一槽中并同时向纸面内侧平移距离d。实验得到小球在白纸上打下的若干痕迹点，用平滑曲线连接各痕迹点就得到平抛的轨迹。








(1)实验前应对实验装置反复调节，直到斜轨______________、A板_______、插槽垂直于斜轨并在斜轨末端正下方。每次让小球从同一位置由静止释放，是为了使小球每次做平抛运动的________________。
(2)每次将B板向内侧平移距离d，是为了使记录纸上每两点之间的水平距离等于小球在____________________________。
(3)上图是该同学在实验中忘记记下小球做平抛运动的起点位置O，A为物体运动一段时间后的位置，根据图中所示平抛运动的部分轨迹，求出物体做平抛运动的初速度为___________m/s。

参考答案
1．（1）平抛运动在竖直方向做自由落体运动； （2）P球落地时刚好和Q球相遇； 平抛运动在水平方向做匀速直线运动； （3）0.1； 2；
（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，小球P做平抛运动，小球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：由△h=gt2可得：；
小球的初速度：；
在竖直方向上：
小球经过b点时的速度大小：；
2．AC C 2.0 4.0
第一空. “研究平抛物体运动”的实验过程中：
A. 末端水平是必须的，否则就不是平抛，故选项A正确；
BC. 在描点时，要保证是同一条抛物线，则每次释放小球应从静止开始从同一位置释放，故选项B错误，选项C正确；
D. 连线是用平滑的曲线连起来，选项D错误。
第二空. 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，测量它们的水平坐标x和竖直坐标y，根据平抛规律：，所以y﹣x2图象是一条过原点的直线，故选项C符合要求；
第三空. 图3是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹，O为平抛的起点，在轨迹上任取三点A、B、C，测得A、B两点竖直坐标y1为5.0cm，y2为45.0cm，A、B两点水平间距△x为40cm。零小球从A点到O点得时间为，根据平抛规律有：，而，联立可求得：v0＝2.0m/s，t1＝0.3s。
第四空. 小球水平方向匀速直线运动，因此C点得水平方向速度为，竖直方向自由落体，因此有。
3．(1). 水平 (2). 重垂线 (3). 是 (4). 0.5
（1）如果小球无初速释放在斜槽的末端，不滚动，则表明斜槽末端水平．
（2）竖直方向用重锤线确定，因为小球在竖直方向所受的重力是竖直向下的．
（3）由轨迹可知，在相等的时间内，竖直方向的起始位移之比为1：3：5…，表明竖直方向是自由落体运动，O点就是抛出点．
（4）根据y=gt2，x=v0t得，平抛运动的轨迹方程为y＝x2，则斜率，解得初速度v0=0.5 m/s．
4． 末端水平 水平 初速度都相同 水平方向实际运动的距离 2.0m/s
【解析】(1)实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端水平，保证做平抛运动，初速度水平，每次让小球从同一位置由静止释放，是为了保持小球水平抛出的初速度相同；
(2)平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，每次将B板向内侧平移距离d，是为了保持相邻痕迹点的水平距离大小相同，即为获取相等的时间并在x轴上形成位移；
(3) 由，解得
物体做平抛运动的初速度为