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平抛运动实验
时间：45分钟　　满分：100分
一、选择题(每小题6分，共48分)
1．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：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的瞬时速度水平相同就可以了，即使斜槽与小球间有摩擦，这一要求也能做到，D对．
答案：D
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(末端水平)时撞开轻质接触式开关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：由于B球做自由落体运动，A、B两球总是同时落地，说明A球在竖直方向上和B球做同样的运动，也做自由落体运动，C正确，D错误；至于水平方向上A球做什么运动，该实验无法说明，A、B均错．
答案：C
3．在“研究平抛物体的运动”的实验中，如果小球每次从斜槽滚下的初始位置不同，则下列说法中错误的是(　　)
A．小球平抛的初速度不同
B．小球每次做不同的抛物线运动
C．小球在空中运动的时间每次均不同
D．小球通过相同的水平位移所用时间均不同
解析：因小球滚下的高度不同，则小球抛出的速度不同，但在竖直方向上仍是自由落体运动，时间不变，水平方向的位移变化了，选项C是错误的．
答案：C
4．为了准确地测出平抛轨迹上某点的坐标，需要注意的是(　　)
A．选距原点近一些的点
B．应正确标出平抛小球的球心在木板上的水平投影点
C．用重垂线准确地确定纵轴
D．选距原点远一些的点
解析：在测量中应注意减小误差，故选项B、C、D正确．
答案：BCD
5．在做“研究平抛物体的运动”实验时，坐标纸应当固定在竖直的木板上，图中所示坐标纸的固定情况与斜槽末端的关系正确的是(　　)

解析：A图中坐标纸偏右，斜槽末端没有在坐标纸内，A错；B图中坐标纸放得不竖直，B错；C图中坐标纸竖直，斜槽末端又在坐标纸内，C正确；D图中坐标纸偏下，斜槽末端没有在坐标纸内．
答案：C
6.

如图，猴子攀在树上，看到猎人对着它水平发射子弹的火光，它做出如下反应，其中有可能逃避被击中厄运的是(　　)
A．立即松手从树上掉下
B．迟缓一下，再从树上掉下
C．立即沿子弹初速度方向水平扑出
D．立即向子弹初速度相反的方向水平扑出
解析：此题是平抛运动演示实验的翻版．子弹在做平抛运动，如果同时猴子只要在竖直方向也做自由落体运动，那么就逃避不了被击中的厄运．A、C、D项都如上面情景，因此B项正确．
答案：B
7．一轰炸机沿水平方向做匀速直线运动，从飞机上每隔一秒钟释放一个炸弹(如下图)，则下列说法正确的是(　　)

A．炸弹在空中排成竖直的线
B．两弹坑间的距离随时间的增加而增大
C．落地的时间间隔相等
D．炸弹落地(地面水平)时形成的弹坑是等间距的
解析：飞机上每隔一秒钟释放一个炸弹，从地面上看，这些炸弹都在做平抛运动，且初速度都一样，初始高度也一样，因此这些炸弹的轨迹形状相同，只是发生了侧移．既然是平抛运动，水平方向是匀速直线运动且初速度都一样，那么炸弹在空中排成竖直的线，因此A正确．又因为下落时间t＝只与下落高度y有关，所以炸弹下落时间一样；每隔一秒钟释放一个炸弹，同样每隔一秒钟一个炸弹落地，又因为水平方向是匀速直线运动，所以炸弹落地(地面水平)时形成的弹坑是等间距的，因此B项错误而C、D项正确．此题如果改为飞机沿水平方向匀变速运动，那么结果应该如何？请同学们自己思考．
答案：ACD
8.

某学生在做研究平抛物体运动的实验中，描出了如右图所示的几个实验点，其中B点偏差较大，其可能原因是(　　)
A．小球滚下的高度比其他各次高
B．小球滚下的高度比其他各次低
C．小球滚下时具有一定的初速度
D．以上说法均有可能
解析：小球滚下的高度较低时，做平抛的初速度较小，其轨迹线越陡，越靠近y轴．
答案：B
二、非选择题(共52分)
9．(4分)在研究平抛物体的运动的实验中，已测出下落的高度与对应的水平射程的数据如下表，g取9.8 m/s2，则物体作平抛运动的初速度为________ m/s.

下落的高度h/cm
5.0
20.2
31.0
44.1
水平位移x/cm
10.0
20.1
25.0
30.0
　　解析：根据平抛运动的规律，
x＝v0t，h＝gt2，得v0＝x.
当h＝5.0 cm，x＝10.0 cm时，
v1＝10×10－2× m/s≈0.99 m/s；
当h＝20.2 cm，x＝20.1 cm时，
v2＝20.1×10－2× m/s≈0.99 m/s；
当h＝31.0 cm，x＝25.0 cm时，
v3＝25.0×10－2× m/s≈0.99 m/s；
当h＝44.1 cm，x＝30.0 cm时，
v4＝30.0×10－2× m/s≈1.00 m/s.
求平均值v0＝≈0.99 m/s.
答案：0.99
10．(6分)

某同学设计了一个研究平抛运动的实验装置，如图所示．在水平桌面上放置一个斜面，让钢球从斜面上由静止滚下，钢球滚过桌边后便做平抛运动．在钢球抛出后经过的地方放置一块水平木板，木板由有标尺的支架固定成水平(图中支架未画出)，木板所在高度可通过竖直标尺读出，木板可以上下自由调节．在木板上固定一张白纸．该同学在完成装置安装后进行了如下步骤的实验：

A．实验前在白纸上画一条直线，并在线上标出a、b、c三点，且ab＝bc，如上图所示．量出ab长度L＝20.00 cm.
B．让钢球从斜面上的某一位置由静止滚下，调节木板高度，使得钢球正好击中点a，记下此时木板离桌面的高度h1＝70.00 cm.
C．让钢球从斜面上的同一位置由静止滚下，调节木板高度，使得钢球正好击中b点，记下此时木板离桌面的高度h2＝80.00 cm.
D．让钢球从斜面上的同一位置由静止滚下，调节木板高度，使得钢球正好击中c点，记下此时木板离桌面的高度h3＝100.00 cm.
则该同学由上述测量结果即可粗略测出钢球的平抛初速度大小v0＝________m/s，钢球击中b点时其竖直分速度大小为vby＝________m/s.已知钢球的重力加速度为g取10 m/s2，空气阻力不计．
解析：由于钢球做平抛运动，而ab＝bc，水平位移相等，则意味着这两段的运动时间相等，则竖直方向上满足公式Δs＝aT2，即有[(100.00－80.00) －(80.00－70.00) ]×10－2 m＝gT2，解得T＝0.1 s，再由在T时间内的水平位移ab＝bc＝20.00 cm，得v0＝＝2.0 m/s.由于b点为a、c的时间中点，则有vby＝＝＝1.5 m/s.
答案：2.0　1.5
11．(12分)在下图所示的装置中，两个相同的弧形轨道M、N，分别用于发射小铁球P、Q；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在轨道出口处的水平初速度v0相等．

将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两小铁球能以相同的初速度v0同时分别从轨道M、N的下端射出．实验结果是两小铁球同时到达E处，发生碰撞．增加或者减小轨道M的高度，只改变小铁球P到达桌面时速度的竖直方向分量的大小，再进行实验，结果两小铁球总是发生碰撞．试分析回答该实验现象说明了什么？
解析：将P铁球在水平方向上的运动，在不同竖直高度的情况下与Q铁球对比，发现P、Q两球总是相遇，P球水平方向上的运动不因P球在竖直方向运动的时间长短而改变，总是和在水平面上匀速运动的Q球有完全相同的运动情况，所以本实验说明了：①平抛运动的物体在水平方向做匀速直线运动；②平抛运动的物体在竖直方向上的分运动，不影响水平方向上的分运动，分运动各自具有独立性．
答案：平抛运动的物体在水平方向做匀速直线运动；各分运动具有独立性．
12．(16分)某同学设计了一个研究平抛运动的实验．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(1)中P0P′0、P1P′1……)，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同一位置由静止释放．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，如图(2)所示．

图(1)　　　　　　　图(2)
(1)实验前应对实验装置反复调节，直到__________，每次让小球从同一位置由静止释放，是为了__________．
(2)每次将B板向内侧平移距离d，是为了________．
(3)在图(2)中绘出小球做平抛运动的轨迹．
解析：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．实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端水平，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．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．有些考生不明确每次将B板向内侧平移距离d的道理．该题考查了实验中的留迹法，是创新题目，属于中等难度的试题．
答案：

(1)斜轨末端水平，A板水平、插槽PP′垂直斜轨并在斜轨末端正下方　使小球每次作平抛运动的初速度都相同
(2)使记录纸上每两点之间的水平距离等于小球在水平方向实际运动的距离
(3)轨迹如右图所示．
13．(14分)某同学利用图甲所示装置做“研究平抛运动”的实验，根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹，但不慎将画有轨迹图线的坐标纸丢失了一部分，剩余部分如图乙所示．图乙中水平方向与竖直方向每小格的长度均代表0.10 m，P1、P2和P3是轨迹图线上的3个点，P1和P2、P2和P3之间的水平距离相等．
完成下列填空：(重力加速度取9.8 m/s2)

图甲　　　　　　　　　　图乙　　
(1)设P1、P2和P3的横坐标分别为x1、x2和x3，纵坐标分别为y1、y2和y3.从图乙中可读出|y1－y2|＝________m，|y1－y3|＝________m，|x1－x2|＝________m(保留两位小数)．
(2)若已测知抛出后小球在水平方向上做匀速运动，利用(1)中读取的数据，求出小球从P1运动到P2所用的时间为______s，小球抛出后的水平速度为______m/s.
解析：(1)由图可知P1到P2两点在竖直方向的间隔为6格，P1到P3两点在竖直方向的间隔为16格，所以有
|y1－y2|＝0.60 m，|y1－y3|＝1.60 m，
P1到P2两点在水平方向的距离为6格，则有
|x1－x2|＝0.60 m.
(2)由水平方向的运动特点可知P1到P2与P2到P3的时间相等，竖直方向根据Δy＝at2，且a＝g，解得时间约为0.2 s，则有v0＝＝m/s＝3.0 m/s.
答案：(1)0.60　1.60　0.60　(2)0.20　3.0