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实验五　探究平抛运动的特点
实验操作·夯实必备知识
实验原理 平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动,利用分运动和合运动的等效性、等时性和独立性解决问题
实验方案 实验装置 实验步骤 数据处理
方案一: 对比法 (1)安装:按照原理图安装装置 (2)击打:用小锤击打弹性弹簧片后,A球沿水平方向飞出,同时B球被释放,自由下落 1.观察两球的运动轨迹 2.比较它们落地时间的先后
方案二: 描迹法 注意:实验过程中木板不能移动 (1)安装:末端伸出桌面外, 轨道末端切线水平 (2)调整:用悬挂在槽口的重垂线把木板调整到竖直方向,并使木板平面与小球下落的竖直面平行且靠近,固定好木板 (3)定原点:把小球放在槽口处,用铅笔记下球在槽口时球心O'在白纸上的水平投影点O,O即为坐标原点。利用重垂线在纸面上画出通过O点的竖直线,即y轴,过O点垂直y轴画出x轴 (4)定高度:每次都将小球从斜槽上同一位置由静止释放,使小球运动轨迹大致在坐标纸的左上角到右下角分布,减小测量误差 (5)描点 (6)连线:将白纸从木板上取下,从O点开始连接画出的若干点,描绘出一条平滑的曲线 1.若原点O为抛出点:利用v0=x 计算初速度 2.若原点O不是抛出点:在曲线上取A、B、C三点,使xAB=xBC=x,则相邻两点时间间隔T内竖直方向有Δy=gT2,水平方向v0T=x,解得v0=x
误差分析 (1)斜槽末端没有调节成水平状态,导致初速度未沿水平方向 (2)坐标原点不够精确 (3)空气阻力的存在,使小球的轨迹不是真正的平抛运动轨迹
典例剖析·实现素养迁移
类型一　动脑求真—— 明原理
【典例1】(2024·河北选择考)图1为探究平抛运动特点的装置,其斜槽位置固定且末端水平,固定坐标纸的背板处于竖直面内,钢球在斜槽中从某一高度滚下,从末端飞出,落在倾斜的挡板上挤压复写纸,在坐标纸上留下印迹。某同学利用此装置通过多次释放钢球,得到了如图2所示的印迹,坐标纸的y轴对应竖直方向,坐标原点对应平抛起点。
(1)每次由静止释放钢球时,钢球在斜槽上的高度　相同　(选填“相同”或“不同”)。
【解析】(1)为保证钢球每次做平抛运动的初速度相同,必须让钢球在斜槽上同一位置由静止释放,故高度相同;
(2)在坐标纸中描绘出钢球做平抛运动的轨迹。
答案: (2)见解析图
【解析】(2)描点连线用平滑曲线连接,钢球做平抛运动的轨迹如图所示:
(3)根据轨迹,求得钢球做平抛运动的初速度大小为　0.71　m/s(当地重力加速度g为9.8 m/s2,保留2位有效数字)。
【解析】(3)因为抛出点在坐标原点,为方便计算,在图线上找到较远的点,在图线上找到坐标为19.2 cm的点为研究位置,该点坐标为(14 cm,19.2 cm),根据平抛运动规律
x=v0t,y=gt2,解得v0≈0.71 m/s。
类型二　动手求证—— 探真知
【典例2】用如图(a)所示的实验装置研究物体的平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出,落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低,钢球落在挡板上时,钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。上下移动水平挡板MN到合适的位置,重新释放钢球,如此重复,白纸上将留下一系列的痕迹点。
(1)为使钢球能水平抛出,必须调整斜槽,使其末端的切线成水平方向,检查切线是否水平的方法是　将钢球放置在斜槽末端,能保持静止(或既不向里滚,也不向外滚)　。
【解析】(1)将钢球放置在斜槽末端,能保持静止(或既不向里滚,也不向外滚),则说明斜槽末端切线水平。
(2)每次都要从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球,原因是　保证钢球每次以相同的速度从斜槽末端飞出　。
【解析】(2)每次都要从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球,原因是保证钢球每次以相同的速度从斜槽末端飞出。
(3)为定量研究钢球的平抛运动,建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。
①取平抛运动的起始点为坐标原点,将钢球静置于斜槽末端Q点,钢球的　球心　(选填“最上端”“最下端”或“球心”)对应白纸上的位置即为原点;在确定y轴时　需要　(选填“需要”或“不需要”)y轴与重垂线平行。
②若遗漏记录平抛轨迹的起始点,也可按下述方法处理数据:在如图(b)所示的轨迹上取A、B、C三点,测得AB和BC的水平间距均为x,AB和BC的竖直间距分别是y1和y2,已知当地重力加速度为g,可求得钢球平抛的初速度大小为　x　(用字母x、y1、y2和g表示)。
【解析】(3)①钢球在运动过程中记录下的是其球心的位置,故其抛出点也应是钢球静置于Q点时球心的位置,故应以球心在白纸上的位置为坐标原点。钢球在竖直方向为自由落体运动,故需要y轴与重垂线平行。
②平抛运动竖直方向做匀变速直线运动,根据匀变速直线运动推论y2-y1=gT2,解得T=,平抛运动水平方向为匀速直线运动,根据匀速直线运动公式x=v0T,解得v0=x。
- 1 -(共23张PPT)
实验抢分专练
实验五　探究平抛运动的特点
(40分钟　48分)
1.(8分)(2025·大庆模拟)(1)下列三个装置图都可以用来探究平抛运动的
规律。
①用图甲装置实验时,要获得钢球的平抛轨迹,每次一定要将钢球从斜槽
上______________(选填“同一位置”或“不同位置”)由静止释放;(1分)
②用图乙装置实验时,为了获得稳定的细水柱以显示平抛轨迹,竖直管上
端A一定要_________(选填“高于”或“低于”)水面;(1分)
　同一位置　
　低于　
【解析】(1)①用图甲装置实验时,要获得钢球的平抛轨迹,每次一定要将钢球从斜槽上同一位置由静止释放;②用图乙装置实验时,为了获得稳定的细水柱以显示平抛轨迹,竖直管上端A一定要低于水面,这样在管口处的压强是恒定不变的,则水流速度不变。
(2)某同学用图甲所示的实验装置进行实验,得到如图丙所示的平抛运
动轨迹的一部分,重力加速度g取10 m/s2,由图中信息可求得小球平抛的
初速度大小为v0=________m/s(结果保留2位有效数字),小球平抛起点的
位置坐标为(________cm,________cm)。(6分)
　2.0　
　-20　
　 -5　
【解析】(2)根据Δh=gT2
可得T== s=0.1 s
则水平速度v0== m/s=2.0 m/s
因竖直方向两段相等时间的位移之比为15∶25=3∶5,根据初速度为零的匀变速直线运动相邻相等时间的位移之比为1∶3∶5,…,可知从抛出点开始的第一段相等时间的竖直位移为5 cm,则抛出点的坐标为
(-20 cm,-5 cm)。
2.(10分)某同学在某地利用二维运动传感器研究平抛运动,实验装置如图a。圆形信号发射器每隔0.05 s发出一次信号,计算机利用信号接收点1、2接收到各信号之间的差异,可计算出信号发射器的实时位置。图b是某次实验计算机绘制出的信号发射器平抛运动时的平面坐标位置图,图中每个小方格的边长为1 cm。
(1)图b数据若满足_________≈_________≈_________(使用图b中的物
理量符号表示),即可认为圆形信号发射器在竖直方向的运动近似为匀加
速直线运动;(3分)
【解析】(1)根据匀变速直线运动推论,由连续相等时间内的位移差相等
可知,若s4-s3=s3-s2=s2-s1,即可认为圆形信号发射器在竖直方向的运动近
似为匀加速直线运动。
　s4-s3　
　s3-s2　
　s2-s1　
(2)根据图b中数据,计算出圆形信号发射器经过A点时,水平方向的速度为
_________m/s,以及当地重力加速度的大小为_________m/s2;(结果均保留
3位有效数字)(4分)
【解析】(2)根据题意,由图b中数据可得,圆形信号发射器经过A点时,水平方
向的速度为
vA== m/s=1.00 m/s,
竖直方向上,由逐差法有
(s4+s3)-(s2+s1)=g(2T)2,
解得当地重力加速度的大小为g=9.90 m/s2。
　1.00　
　9.90　
(3)通过查找资料发现,该地区的重力加速度为9.78 m/s2,实验结果出现该偏
差的原因可能是_______。(3分)
A.圆形信号发射器运动过程中受到空气阻力
B.信号实际发射间隔大于0.05 s
C.轨道的出口处不水平
D.轨道不光滑
【解析】(3)若圆形信号发射器运动过程中受到空气阻力,则测得的重力加速度偏小,A不符合题意;若信号实际发射间隔大于0.05 s,则时间T偏小,测得的重力加速度偏大,故B符合题意;若轨道的出口处不水平、轨道不光滑不影响竖直方向上重力加速度的测量,故C、D不符合题意。
　B　
3.(10分)(2026·中山模拟)(1)小高同学用如图甲所示的实验装置来验证
平抛运动的特征:两个完全相同的弧形轨道M、N分别用于发射小铁球P、
Q,其中N的末端与水平板相切。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。现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、
D上,然后切断电源,使两小铁球能同时分别从轨道M、N的顶端滑下。
符合上述实验条件后,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,这说明平抛运动的水平分运动是
__________________。(2分)
【解析】(1)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,这说明两球在水平方向的运动完全相同,说明平抛运动在水平方向做匀速直线运动。
　匀速直线运动　
(2)某实验小组用如图乙所示的装置研究平抛运动及其特点,他们的实
验操作是:在小球A、B处于同一高度时,用小锤轻击弹性金属片,使A球
水平飞出,同时B球被松开下落。
现将A、B球恢复初始状态后,用比较大的力敲击弹性金属片,A球落地点
变远,则在空中运动的时间_________;(2分)
【解析】(2)根据h=gt2,竖直高度不变时,小球运动时间不变。
　不变　
(3)安装图丙研究平抛运动实验装置时,保证斜槽末端水平,斜槽
____________(选填“需要”或“不需要”)光滑;(3分)
【解析】(3)安装图丙研究平抛运动实验装置时,保证斜槽末端水平,使小球每次都做平抛运动,由于小球每次都是从斜槽上同一位置开始释放,小球在轨道上运动时克服阻力做功都相同,因此斜槽不需要光滑。
　不需要　
(4)小高同学用图丙所示方法记录平抛运动的轨迹,由于没有记录抛出点,如
图丁所示,数据处理时选择A点为坐标原点(0,0),丁图中小方格的边长均为
1 cm,重力加速度g取10 m/s2,则小球运动中水平分速度的大小为
________m/s。(结果可保留根号)(3分)
【解析】(4)由图丁可知,两计数点间,小球在水平方向的位移相等,可知两计
数点间的时间间隔相等,小球在竖直方向做自由落体运动,因此由匀变速直线
运动的推论Δy=gT2,水平方向x=v0T,联立解得v0== m/s= m/s。
　　
4.(10分)某实验小组利用如图甲所示装置测定平抛运动的初速度。把白
纸和复写纸叠放一起固定在竖直木板上,在桌面上固定一个斜面,斜面的
底边ab与桌子边缘及木板均平行。每次改变木板和桌边之间的距离,让
钢球从斜面顶端同一位置滚下,通过碰撞复写纸,在白纸上记录钢球的落
点。
(1)(多选)为了正确完成实验,以下做法必要的是__________。(3分)
A.实验时应保持桌面水平
B.每次应使钢球从静止开始释放
C.使斜面的底边ab与桌边重合
D.选择对钢球摩擦力尽可能小的斜面
【解析】(1)实验过程中要保证钢球水平抛出,所以要保持桌面水平,故A正确;
为保证钢球抛出时速度相同,每次应使钢球从同一位置由静止释放,故B正确;
实验只要每次钢球水平抛出时速度相同即可,斜面底边ab与桌面重合时,钢球
不是水平抛出,而钢球与斜面间的摩擦力大小对于本实验无影响,故C、D错
误。
　A、B　
(2)实验小组每次将木板向远离桌子的方向移动0.2 m,在白纸上记录
了钢球的4个落点,相邻两点之间的距离依次为15.0 cm、25.0 cm、
35.0 cm,如图乙。重力加速度g取10 m/s2,钢球平抛的初速度为
______m/s。(4分)
【解析】(2)每次将木板向远离桌子的方向移动0.2 m,则在白纸上记录钢球
的相邻两个落点的时间间隔相等,钢球抛出后在竖直方向上做自由落体运动,
根据Δx=gT2可知,相邻两点的时间间隔T= s=0.1 s,钢球在水
平方向上做匀速直线运动,所以钢球平抛的初速度为v== m/s=2 m/s。
　2　
(3)如图甲装置中,木板上悬挂一条铅垂线,其作用是
________________________________________。(3分)
【解析】(3)悬挂铅垂线的目的是方便调整木板,使其保持在竖直平面上。
　方便调整木板,使其保持在竖直平面上　
5.(10分)未来在一个未知星球上用如图甲所示装置研究平抛运动的规律。
悬点O正下方P点处有水平放置的炽热电热丝,当悬线摆至电热丝处时能
轻易被烧断,小球由于惯性向前飞出做平抛运动, 现对小球采用频闪数
码相机连续拍摄,在有坐标纸的背景屏前拍下了小球在做平抛运动过程
中的多张照片,经合成后照片如图乙所示,a、b、c、d为连续四次拍下的
小球位置,已知照相机连续拍照的时间间
隔是0.10 s,照片大小如图乙中坐标所示,
又知该照片的长度与实际背景屏的长度
之比为1∶4,则:
(1)由以上信息,可知a点_______(选填“是”或“不是”)小球的抛出点;
(2分)
【解析】(1)因为竖直方向上相等时间内的位移之比为1∶3∶5,符合初
速度为零的匀变速直线运动特点,因此可知a点的竖直分速度为零,a点为
小球的抛出点。
　是　
(2)由以上信息,可以推算出该星球表面的重力加速度为______m/s2;
(2分)
【解析】(2)由照片的长度与实际背景屏的长度之比为1∶4,可得乙图中
正方形的边长L=4 cm,竖直方向上有2L=g'T2
解得g'== m/s2=8 m/s2。
　8　
(3)由以上信息可以算出小球平抛的初速度大小是________m/s;(3分)
【解析】(3)水平方向小球做匀速直线运动,因此小球平抛运动的初速度
为v0== m/s=0.8 m/s。
　0.8　
(4)由以上信息可以算出小球在b点时的速度大小是________m/s。
(3分)
【解析】(4)b点竖直方向上的分速度
vyb== m/s=0.8 m/s
所以vb== m/s。
　　(共16张PPT)
实验五　探究平抛运动的特点
实验操作 夯实必备知识
典例剖析 实现素养迁移
实验操作 夯实必备知识
实验原理 平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动,利用分运动和合运动的等效性、等时性和独立性解决问题
实验方案 实验装置 实验步骤 数据处理
方案一: 对比法 (1)安装:按照原理图安装装置 (2)击打:用小锤击打弹性弹簧片后,A球沿水平方向飞出,同时B球被释放,自由下落 1.观察两球的运动轨迹
2.比较它们落地时间的先后
实验方案 实验装置 实验步骤 数据处理
方案二: 描迹法 注意:实验过程中木板不能移动 (1)安装:末端伸出桌面外, 轨道末端_________ (2)调整:用悬挂在槽口的重垂线把木板调整到 竖直方向,并使木板平面与小球下落的竖直面 _____且靠近,固定好木板 (3)定原点:把小球放在槽口处,用铅笔记下球在 槽口时球心O'在白纸上的水平投影点O,O即为 __________。利用重垂线在纸面上画出通过O 点的竖直线,即y轴,过O点垂直y轴画出x轴 (4)定高度:每次都将小球从斜槽上同一位置由 _____释放,使小球运动轨迹大致在坐标纸的左 上角到右下角分布,减小测量误差 (5)描点 (6)连线:将白纸从木板上取下,从O点开始连 接画出的若干点,描绘出一条_____的曲线 1.若原点O为抛出点:
利用v0=x 计算初
速度
2.若原点O不是抛出
点:在曲线上取A、B、
C三点,使xAB=xBC=x,
则相邻两点时间间隔
T内竖直方向有Δy=gT2,水平方向v0T=x,解得v0=x

切线水平
平行
坐标原点
静止
平滑
实验方案 实验装置 实验步骤 数据处理
误差分析 (1)斜槽末端没有调节成水平状态,导致初速度未沿水平方向 (2)坐标原点不够精确 (3)空气阻力的存在,使小球的轨迹不是真正的平抛运动轨迹
典例剖析 实现素养迁移
类型一　动脑求真—— 明原理
【典例1】(2024·河北选择考)图1为探究平抛运动特点的装置,其斜槽位置固定且末端水平,固定坐标纸的背板处于竖直面内,钢球在斜槽中从某一高度滚下,从末端飞出,落在倾斜的挡板上挤压复写纸,在坐标纸上留下印迹。某同学利用此装置通过多次释放钢球,得到了如图2所示的印迹,坐标纸的y轴对应竖直方向,坐标原点对应平抛起点。
(1)每次由静止释放钢球时,钢球在斜槽上的高度_________(选填“相同”
或“不同”)。
【解析】(1)为保证钢球每次做平抛运动的初速度相同,必须让钢球在斜
槽上同一位置由静止释放,故高度相同;
　相同　
(2)在坐标纸中描绘出钢球做平抛运动的轨迹。
答案: (2)见解析图
【解析】(2)描点连线用平滑曲线连
接,钢球做平抛运动的轨迹如图所示:
(3)根据轨迹,求得钢球做平抛运动的初速度大小为_________m/s(当地
重力加速度g为9.8 m/s2,保留2位有效数字)。
【解析】(3)因为抛出点在坐标原点,为方便计算,在图线上找到较远的
点,在图线上找到坐标为19.2 cm的点为研究位置,该点坐标为
(14 cm,19.2 cm),根据平抛运动规律
x=v0t,y=gt2,解得v0≈0.71 m/s。
　0.71　
类型二　动手求证—— 探真知
【典例2】用如图(a)所示的实验装置研究物体的平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出,落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低,钢球落在挡板上时,钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。上下移动水平挡板MN到合适的位置,重新释放钢球,如此重复,白纸上将留下一系列的痕迹点。
(1)为使钢球能水平抛出,必须调整斜槽,使其末端的切线成水平方向,检
查切线是否水平的方法是_____________________________________
________________________。
【解析】(1)将钢球放置在斜槽末端,能保持静止(或既不向里滚,也不向
外滚),则说明斜槽末端切线水平。
　将钢球放置在斜槽末端,能保持静止(或既
不向里滚,也不向外滚)　
(2)每次都要从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球,原因是
_____________________________________________。
【解析】(2)每次都要从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球,原因是保证钢球每次以相同的速度从斜槽末端飞出。
　保证钢球每次以相同的速度从斜槽末端飞出　
(3)为定量研究钢球的平抛运动,建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐
标系。
①取平抛运动的起始点为坐标原点,将钢球静置于斜槽末端Q点,钢球的
__________(选填“最上端”“最下端”或“球心”)对应白纸上的位置即为原点;
在确定y轴时__________(选填“需要”或“不需要”)y轴与重垂线平行。
②若遗漏记录平抛轨迹的起始点,也可按下述方法处理数据:在如图(b)所示的
轨迹上取A、B、C三点,测得AB和BC的水平间距均为x,AB和BC的竖直间距
分别是y1和y2,已知当地重力加速度为g,可求得钢球平抛的初速度大小为
_____________(用字母x、y1、y2和g表示)。
　球心　
　需要　
　x　
【解析】(3)①钢球在运动过程中记录下的是其球心的位置,故其抛出点也应是钢球静置于Q点时球心的位置,故应以球心在白纸上的位置为坐标原点。钢球在竖直方向为自由落体运动,故需要y轴与重垂线平行。
②平抛运动竖直方向做匀变速直线运动,根据匀变速直线运动推论y2-y1=gT2,解得T=,平抛运动水平方向为匀速直线运动,根据匀速直线运动公式x=v0T,解得v0=x。实验抢分专练
实验五　探究平抛运动的特点
(40分钟　48分)
1.(8分)(2025·大庆模拟)(1)下列三个装置图都可以用来探究平抛运动的规律。
①用图甲装置实验时,要获得钢球的平抛轨迹,每次一定要将钢球从斜槽上　同一位置　(选填“同一位置”或“不同位置”)由静止释放;(1分)
②用图乙装置实验时,为了获得稳定的细水柱以显示平抛轨迹,竖直管上端A一定要　低于　(选填“高于”或“低于”)水面;(1分)
【解析】(1)①用图甲装置实验时,要获得钢球的平抛轨迹,每次一定要将钢球从斜槽上同一位置由静止释放;②用图乙装置实验时,为了获得稳定的细水柱以显示平抛轨迹,竖直管上端A一定要低于水面,这样在管口处的压强是恒定不变的,则水流速度不变。
(2)某同学用图甲所示的实验装置进行实验,得到如图丙所示的平抛运动轨迹的一部分,重力加速度g取10 m/s2,由图中信息可求得小球平抛的初速度大小为v0=　2.0　m/s(结果保留2位有效数字),小球平抛起点的位置坐标为(　-20　cm,　 -5　cm)。(6分)
【解析】(2)根据Δh=gT2
可得T== s=0.1 s
则水平速度v0== m/s=2.0 m/s
因竖直方向两段相等时间的位移之比为15∶25=3∶5,根据初速度为零的匀变速直线运动相邻相等时间的位移之比为1∶3∶5,…,可知从抛出点开始的第一段相等时间的竖直位移为5 cm,则抛出点的坐标为(-20 cm,-5 cm)。
2.(10分)某同学在某地利用二维运动传感器研究平抛运动,实验装置如图a。圆形信号发射器每隔0.05 s发出一次信号,计算机利用信号接收点1、2接收到各信号之间的差异,可计算出信号发射器的实时位置。图b是某次实验计算机绘制出的信号发射器平抛运动时的平面坐标位置图,图中每个小方格的边长为1 cm。
(1)图b数据若满足　s4-s3　≈　s3-s2　≈　s2-s1　(使用图b中的物理量符号表示),即可认为圆形信号发射器在竖直方向的运动近似为匀加速直线运动;(3分)
【解析】(1)根据匀变速直线运动推论,由连续相等时间内的位移差相等可知,若s4-s3=s3-s2=s2-s1,即可认为圆形信号发射器在竖直方向的运动近似为匀加速直线运动。
(2)根据图b中数据,计算出圆形信号发射器经过A点时,水平方向的速度为　1.00　m/s,以及当地重力加速度的大小为　9.90　m/s2;(结果均保留3位有效数字)(4分)
【解析】(2)根据题意,由图b中数据可得,圆形信号发射器经过A点时,水平方向的速度为
vA== m/s=1.00 m/s,
竖直方向上,由逐差法有
(s4+s3)-(s2+s1)=g(2T)2,
解得当地重力加速度的大小为g=9.90 m/s2。
(3)通过查找资料发现,该地区的重力加速度为9.78 m/s2,实验结果出现该偏差的原因可能是　B　。(3分)
A.圆形信号发射器运动过程中受到空气阻力
B.信号实际发射间隔大于0.05 s
C.轨道的出口处不水平
D.轨道不光滑
【解析】(3)若圆形信号发射器运动过程中受到空气阻力,则测得的重力加速度偏小,A不符合题意;若信号实际发射间隔大于0.05 s,则时间T偏小,测得的重力加速度偏大,故B符合题意;若轨道的出口处不水平、轨道不光滑不影响竖直方向上重力加速度的测量,故C、D不符合题意。
3.(10分)(2026·中山模拟)(1)小高同学用如图甲所示的实验装置来验证平抛运动的特征:两个完全相同的弧形轨道M、N分别用于发射小铁球P、Q,其中N的末端与水平板相切。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。现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上,然后切断电源,使两小铁球能同时分别从轨道M、N的顶端滑下。
符合上述实验条件后,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,这说明平抛运动的水平分运动是　匀速直线运动　。(2分)
【解析】(1)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,这说明两球在水平方向的运动完全相同,说明平抛运动在水平方向做匀速直线运动。
(2)某实验小组用如图乙所示的装置研究平抛运动及其特点,他们的实验操作是:在小球A、B处于同一高度时,用小锤轻击弹性金属片,使A球水平飞出,同时B球被松开下落。
现将A、B球恢复初始状态后,用比较大的力敲击弹性金属片,A球落地点变远,则在空中运动的时间　不变　;(2分)
【解析】(2)根据h=gt2,竖直高度不变时,小球运动时间不变。
(3)安装图丙研究平抛运动实验装置时,保证斜槽末端水平,斜槽
　不需要　(选填“需要”或“不需要”)光滑;(3分)
【解析】(3)安装图丙研究平抛运动实验装置时,保证斜槽末端水平,使小球每次都做平抛运动,由于小球每次都是从斜槽上同一位置开始释放,小球在轨道上运动时克服阻力做功都相同,因此斜槽不需要光滑。
(4)小高同学用图丙所示方法记录平抛运动的轨迹,由于没有记录抛出点,如图丁所示,数据处理时选择A点为坐标原点(0,0),丁图中小方格的边长均为1 cm,重力加速度g取10 m/s2,则小球运动中水平分速度的大小为　　m/s。(结果可保留根号)(3分)
【解析】(4)由图丁可知,两计数点间,小球在水平方向的位移相等,可知两计数点间的时间间隔相等,小球在竖直方向做自由落体运动,因此由匀变速直线运动的推论Δy=gT2,水平方向x=v0T,联立解得v0== m/s= m/s。
4.(10分)某实验小组利用如图甲所示装置测定平抛运动的初速度。把白纸和复写纸叠放一起固定在竖直木板上,在桌面上固定一个斜面,斜面的底边ab与桌子边缘及木板均平行。每次改变木板和桌边之间的距离,让钢球从斜面顶端同一位置滚下,通过碰撞复写纸,在白纸上记录钢球的落点。
(1)(多选)为了正确完成实验,以下做法必要的是　A、B　。(3分)
A.实验时应保持桌面水平
B.每次应使钢球从静止开始释放
C.使斜面的底边ab与桌边重合
D.选择对钢球摩擦力尽可能小的斜面
【解析】(1)实验过程中要保证钢球水平抛出,所以要保持桌面水平,故A正确;为保证钢球抛出时速度相同,每次应使钢球从同一位置由静止释放,故B正确;实验只要每次钢球水平抛出时速度相同即可,斜面底边ab与桌面重合时,钢球不是水平抛出,而钢球与斜面间的摩擦力大小对于本实验无影响,故C、D错误。
(2)实验小组每次将木板向远离桌子的方向移动0.2 m,在白纸上记录了钢球的4个落点,相邻两点之间的距离依次为15.0 cm、25.0 cm、35.0 cm,如图乙。重力加速度g取10 m/s2,钢球平抛的初速度为
　2　m/s。(4分)
【解析】(2)每次将木板向远离桌子的方向移动0.2 m,则在白纸上记录钢球的相邻两个落点的时间间隔相等,钢球抛出后在竖直方向上做自由落体运动,根据Δx=gT2可知,相邻两点的时间间隔T= s=0.1 s,钢球在水平方向上做匀速直线运动,所以钢球平抛的初速度为v== m/s=2 m/s。
(3)如图甲装置中,木板上悬挂一条铅垂线,其作用是　方便调整木板,使其保持在竖直平面上　。(3分)
【解析】(3)悬挂铅垂线的目的是方便调整木板,使其保持在竖直平面上。
5.(10分)未来在一个未知星球上用如图甲所示装置研究平抛运动的规律。悬点O正下方P点处有水平放置的炽热电热丝,当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断,小球由于惯性向前飞出做平抛运动, 现对小球采用频闪数码相机连续拍摄,在有坐标纸的背景屏前拍下了小球在做平抛运动过程中的多张照片,经合成后照片如图乙所示,a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置,已知照相机连续拍照的时间间隔是0.10 s,照片大小如图乙中坐标所示,又知该照片的长度与实际背景屏的长度之比为1∶4,则:
(1)由以上信息,可知a点　是　(选填“是”或“不是”)小球的抛出点;(2分)
【解析】(1)因为竖直方向上相等时间内的位移之比为1∶3∶5,符合初速度为零的匀变速直线运动特点,因此可知a点的竖直分速度为零,a点为小球的抛出点。
(2)由以上信息,可以推算出该星球表面的重力加速度为　8　m/s2;(2分)
【解析】(2)由照片的长度与实际背景屏的长度之比为1∶4,可得乙图中正方形的边长L=4 cm,竖直方向上有2L=g'T2
解得g'== m/s2=8 m/s2。
(3)由以上信息可以算出小球平抛的初速度大小是　0.8　m/s;(3分)
【解析】(3)水平方向小球做匀速直线运动,因此小球平抛运动的初速度为
v0== m/s=0.8 m/s。
(4)由以上信息可以算出小球在b点时的速度大小是　　m/s。(3分)
【解析】(4)b点竖直方向上的分速度
vyb== m/s=0.8 m/s
所以vb== m/s。
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