(共34张PPT)
第五章 曲线运动
第3节 实验：研究平抛运动
1 细梳理、基础巩固
2 提升练、课时跟踪
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第3节 实验：研究平抛运动
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一、选择题
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：选A 平抛运动是只受重力作用的运动，为了减小小球在运动过程中所受空气阻力的影响，应选择体积小、密度和质量大的球，A正确．
2．在“研究平抛运动”的实验中，不会增大实验误差的是( )
A．小球每次自由滚落的高度不同
B．斜槽末端不水平
C．小球飞行过程受到空气阻力
D．斜槽与小球之间有摩擦
解析：选D 为保证小球每次做平抛运动的初速度相同，每次释放小球时应在斜槽上的同一位置，A错；斜槽末端不水平，小球离开斜槽后不做平抛运动，B错；小球飞行过程受到空气阻力作用，它不做平抛运动，运动轨迹不是严格的抛物线，C错；实验中只要求小球离开槽末端的瞬时速度水平且相同就可以了，即使斜槽与小球间有摩擦，这一要求也能做到，D对．
3．(多选)“探究平抛物体的运动规律”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．斜槽的末端没有必要保持水平
D．测出平抛小球的质量
解析：选AB 实验时要使小球水平抛出，靠近竖直木板但不能与木板接触，使小球从孔中通过，在木板上记下小球各个时刻的位置，为此，斜槽的末端必须水平，木板竖直且与小球下落方向的竖直平面平行，实验中对小球的质量没有要求，故A、B正确．
4．(多选)在探究平抛运动的规律时，可以选用下列各种装置图，以下操作合理的是( )
A．选用装置1研究平抛物体竖直分运动，应该用眼睛看A、B两球是否同时落地
B．选用装置2要获得稳定的细水柱所显示的平抛轨迹，竖直管上端一定要低于水面
C．选用装置3要获得钢球的平抛轨迹，每次不一定要从斜槽上同一位置由静止释放
D．除上述装置外，也能用数码照相机拍摄钢球做平抛运动时每秒15帧的录像获得平抛轨迹
解析：选BD 小球下落的速度很快，运动时间很短，用眼睛很难准确判断出小球落地的先后顺序，应听声音，选项A错误；竖直管的上端应低于水面，这是因为竖直管与空气相通，管上端处的压强始终等于大气压，不受瓶内水面高低的影响，因此可以得到稳定的细水柱，选项B正确；只有每次从同一高度由静止释放钢球，钢球做平抛运动的初速度才相同，选项C错误；获得每秒15帧的录像就等同于做平抛运动实验时描方格图的方法，同样可以探究平抛运动的规律，选项D正确．
二、非选择题
5．如图所示是某物体做平抛运动实验后在白纸上描出的轨迹和所测数据，图中O点为物体的抛出点．根据图中数据，物体做平抛运动的初速度v0＝________m/s.(取g＝10 m/s2)
解析：根据题意由x＝v0t，y＝gt2，代入数据0.48 m＝v0t，0.45 m＝×10 m/s2×t2，解得t＝0.3 s，v0＝1.6 m/s.
答案：1.6
6．如图所示为用频闪摄影方法拍摄的研究物体做平抛运动规律的照片，图中A、B、C为三个同时由同一点出发的小球．AA′为A球在光滑水平面上以速度v运动的轨迹，BB′为B球以速度v被水平抛出后的运动轨迹；CC′为C球自由下落的运动轨迹．通过分析上述三条轨迹可得出结论：(1)_______________________________________________________________；
(2)_____________________________________________________________．
解析：仔细观察照片可以发现，B、C两球在任一曝光瞬间的位置总在同一水平线上，说明平抛运动B球在竖直方向上的运动特点与自由落体运动相同；而A、B两小球在任一曝光瞬间的位置总在同一竖直线上，说明平抛运动的B球在水平方向上的运动特点与匀速直线运动相同．
答案：(1)做平抛运动的物体在水平方向做匀速直线运动
(2)做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动
7．在研究平抛运动的实验中，某同学只在竖直板面上记下了重垂线y的方向，但忘了记下平抛的初位置，在坐标纸上描出了一段曲线轨迹，如图所示．现在曲线上取A、B两点，量出它们到y轴的距离，AA′＝x1，BB′＝x2，以及AB的竖直距离h，(重力加速度为g)用这些量可以求得小球平抛时初速度为________．
解析：设A′、B′点距坐标原点的距离分别为y1、y2，则y1＝gt12＝x12，y2＝y1＋h＝gt22＝x22，
联立解得v0＝ .
答案：
8．如图所示为喷出细水流的数码相片，照片中刻度尺的最小刻度为毫米，细水流是水平喷出的，试根据该照片研究：
(1)若频闪周期为0.045 s，A、B、C为其轨迹上三点，已知水流做平抛运动的水平分运动是匀速直线运动，找出研究其竖直分运动的方法，并证明竖直分运动是自由落体运动；
(2)若取g＝10 m/s2，试求水流喷出的速度．
解析：(1)根据水平方向是匀速运动，A、B、C三点在水平方向的距离都等于2 cm，发现这几个点恰好落在坐标纸的交点上，如(2，1)、(4，4)、(6，9)等，可见在相等的时间间隔内，竖直方向的位移之比恰好等于1∶3∶5，说明竖直方向是初速度为零的匀加速直线运动．又根据Δy＝at2得a＝9.87 m/s2，因a＝g，证明平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动．
(2)观察发现，水流在水平方向的位移是0.04 m时，竖直方向的位移也是0.04 m，根据h＝gt2，得水流喷出的速度v0＝＝x≈0.447 m/s.
答案：(1)见解析 (2)0.447 m/s
9．在研究平抛运动的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长L＝1.25 cm，若小球在平抛运动途中的几个位置如图中a、b、c、d所示，则：
(1)小球做平抛运动的初速度的计算式是 __________(用L、g表示)，其值是 ________；
(2)a点是小球抛出点的位置吗？如果不是，那么抛出点的位置怎样确定？
解析：(1)平抛运动的竖直分运动是自由落体运动，即初速度为0、a＝g的匀加速直线运动．水平分运动是匀速直线运动．由水平方向ab＝bc＝cd知，相邻两点间的时间间隔相等，设为T，竖直方向相邻两点间的位移之差相等，Δy＝L.由Δy＝gT2得L＝gT2，时间T内，水平位移为x＝2L，所以v0＝＝ ＝2，
代入数据得v0＝0.7 m/s.
(2)由于ab、bc、cd间竖直位移之比不满足1∶3∶5的关系，所以a点不是抛出点．设小球运动到b点时竖直方向上的分速度为vy b，则有vy b＝＝＝0.525 m/s，
小球从抛出点运动到b点所用时间为tb＝，
则抛出点到b点的水平位移为
xb＝v0tb＝＝ m＝0.037 5 m＝3.75 cm，
抛出点到b点的竖直位移
yb＝＝ m≈0.014 1 m＝1.41 cm.
答案：(1)2 0.7 m/s (2)见解析
10．(1)在研究平抛运动的实验中，下列说法正确的是．
A．必须称出小球的质量
B．斜槽轨道必须是光滑的
C．斜槽轨道末端必须是水平的
D．应该使小球每次从斜槽上相同位置从静止开始滑下
(2)如图所示，某同学在研究平抛物体的运动的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长L＝5.00 cm，若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度为v0＝________m/s(g取值为10 m/s2)，小球在b点的速率vb＝________m/s.(结果都保留两位有效数字)
解析：(1)本实验与小球的质量无关，故A错误；该实验要求小球每次抛出的初速度要相同而且水平，因此要求小球从同一位置静止释放，至于是否光滑没有影响，故B错误，D正确；实验中必须保证小球做平抛运动，而平抛运动要求有水平初速度且只受重力作用，所以斜槽轨道末端必须要水平，故C正确．
(2)从图中看出，a、b、c、d 4个点间的水平位移均相等，是x＝4L，因此这4个点是等时间间隔点．
竖直方向相邻两段位移之差是个定值，即Δy＝gT2＝2L，T＝ ＝ s＝0.1 s，
初速度：v0＝＝ m/s＝2.0 m/s，vby＝＝ m/s＝2.0 m/s，
因此vb＝＝2 m/s≈2.8 m/s.
答案：(1)CD (2)2.0 2.8
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