1、实验五 探究平抛运动的特点1.实验原理和数据处理/2022海南某学习小组探究平抛运动的特点.采用如图甲所示装置探究平抛运动竖直分运动的特点.用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，做平抛运动；同时B球被释放，自由下落，做自由落体运动.实验发现两球同时落地.分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，多次重复实验，发现两球仍同时落地.根据该实验现象，可以得到的实验结论是平抛运动的竖直分运动为自由落体运动.图甲图乙探究平抛运动水平分运动的特点时，得到小球平抛运动的轨迹如图乙所示，其中O为抛出点，a、b、c是轨迹上选取的三个点，O与a、a与b、b与c之间的竖直距离分别为h、3h、5h，则小球从O到
2、a、a到b、b到c的运动时间相等（填“相等”或“不相等”）；又测得O与a、a与b、b与c之间的水平距离相等，均为x，则可分析得出平抛运动在水平方向的分运动是匀速直线运动，小球平抛运动的初速度为xg2h（用h、x和重力加速度g表示）.解析A、B两球总是同时落地，其原因是两球在竖直方向上的运动均为自由落体运动.由图乙可知，hOa：hab：hbc1：3：5，又A在竖直方向上做自由落体运动，则这三段的运动时间相等；从O到a的过程，水平方向上有xv0t，竖直方向上有h12gt2，联立可得v0xg2h.2.数据处理和误差分析/2022福建某实验小组利用图（a）所示装置验证小球平抛运动的特点.实验时，先将斜
3、槽固定在贴有复写纸和白纸的木板边缘，调节槽口水平并使木板竖直；把小球放在槽口处，用铅笔记下小球在槽口时球心在木板上的水平投影点O，建立xOy坐标系.然后从斜槽上固定的位置释放小球，小球落到挡板上并在白纸上留下印迹.上下调节挡板进行多次实验.实验结束后，测量各印迹中心点O1、O2、O3、的坐标，并填入表格中，计算对应的x2值.O1O2O3O4O5O6y/cm2.956.529.2713.2016.6119.90x/cm5.958.8110.7412.4914.0515.28x2/cm235.477.6115.3156.0197.4233.5（1）根据表中数据，在图（b）给出的坐标纸上补上O4数据
4、点，并绘制yx2图线.（2）由yx2图线可知，小球下落的高度y与水平距离的平方x2呈线性（填“线性”或“非线性”）关系，由此判断小球下落的轨迹是抛物线.（3）由yx2图线求得斜率k，小球做平抛运动的初速度表达式为v0g2k（用斜率k和重力加速度g表示）.（4）该实验得到的yx2图线常不经过原点，可能的原因是小球的水平射出点未与O点重合.解析（1）根据表中数据在图（b）给出的坐标纸上描出O4数据点，并绘制yx2图线，如图（c）所示.（2）由yx2图线为一条倾斜的直线可知，小球下落的高度y与水平距离的平方x2呈线性关系.（3）根据平抛运动规律有xv0t，y12gt2，联立可得y12g（xv0）2g
5、2v02x2，可知yx2图线的斜率kg2v02，解得小球做平抛运动的初速度为v0g2k.（4）yx2图线是一条直线，但常不经过原点，说明实验中测量的y值偏大或偏小，这是小球的水平射出点未与坐标原点O重合，位于O点下方或上方所造成的.3.创新实验/2023浙江6月在“探究平抛运动的特点”实验中用图1装置进行探究，下列说法正确的是B.A.只能探究平抛运动水平分运动的特点B.需改变小锤击打的力度，多次重复实验C.能同时探究平抛运动水平、竖直分运动的特点用图2装置进行实验，下列说法正确的是CA.斜槽轨道M必须光滑且其末端水平B.上下调节挡板N时必须每次等间距移动C.小钢球从斜槽M上同一位置静止滚下用图
6、3装置进行实验，竖直挡板上附有复写纸和白纸，可以记下钢球撞击挡板时的点迹.实验时竖直挡板初始位置紧靠斜槽末端，钢球从斜槽上P点静止滚下，撞击挡板留下点迹0，将挡板依次水平向右移动x，重复实验，挡板上留下点迹1、2、3、4.以点迹0为坐标原点，竖直向下建立坐标轴y，各点迹坐标值分别为y1、y2、y3、y4.测得钢球直径为d，则钢球平抛初速度v0为D.A.（xd2）g2y1B.（xd2）gy2y1C.（3xd2）g2y4D.（4xd2）g2y4解析用图1装置可以探究平抛运动竖直方向做自由落体运动的特点，需要改变小锤击打的力度，多次重复实验，B正确，AC错误.用图2装置进行实验，斜槽轨道M没必要光滑，但末端必须水平，A错误；上下调节挡板N时，不需要等间距移动，B错误；小钢球必须从斜槽M上同一位置静止滚下，C正确.用图3装置进行实验，根据平抛运动规律有xd2v0T，y112gT2，联立解得v0（xd2）g2y1，AB错误；根据平抛运动规律有4xd2v04T，y412g（4T）2，联立解得v0（4xd2）g2y4，C错误，D正确.
