- 实验：研究平抛运动
- 共175题
在“验证牛顿运动定律”的实验中，采用如图1所示的实验装置，小车及车中砝码的质量用M表示，盘及盘中砝码的质量用m表示，小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出．
（1）当M与m的大小关系满足______时，才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力．
（2）一组同学在做加速度与质量的关系实验时，保持盘及盘中砝码的质量一定，改变小车及车中砝码的质量，测出相应的加速度，采用图象法处理数据．为了比较容易地检查出加速度a与质量M的关系，应该做a与______的图象．
（3）如图（a），甲同学根据测量数据做出的a-F图线，说明实验存在的问题是______．
（4）乙、丙同学用同一装置做实验，画出了各自得到的a-F图线，如图（b）所示，两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同？______．
（5）已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，每相邻两个计数点间还有4个点未画出，利用图2给出的数据可求出小车下滑的加速度a=______．（结果保留三位有效数字）
正确答案
（1）以整体为研究对象有mg=（m+M）a
解得a=
以M为研究对象有绳子的拉力F=Ma=
显然要有F=mg必有m+M=M，故有M＞＞m，即只有M＞＞m时才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力．
（2）根据牛顿第二定律F=Ma，a与M成反比，而反比例函数图象是曲线，而根据曲线很难判定出自变量和因变量之间的关系，故不能作a-M图象；但a=
故a与
（3）图中没有拉力时就产生了加速度，说明平衡摩擦力时木板倾角过大．
（4）由图可知在拉力相同的情况下a乙＞a丙，
根据F=ma可得m=
（5）每两点之间还有4个点没有标出，所以相邻计数点间的时间间隔T=0.1s
根据作差法得：a=
故答案为：（1）M≫m；（2）
（1）做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹，为了能准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，你认为正确的是______．
A．通过调节使斜槽的末端保持水平
B．每次释放小球的位置必须不同
C．每次必须由静止释放小球
D．记录小球位置用的木条（或凹槽）每次必须严格地等距离下降
E．小球运动时不应与木板上的白纸（或方格纸）相接触
F．将小球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线
（2）为了探究影响平抛运动水平射程的因素，某同学通过改变抛出点的高度及初速度的方法做了6次实验，实验数据记录如下表：
以下探究方案符合控制变量法的是______．
A．若探究水平射程与高度的关系，可用表中序号为1、3、5的实验数据
B．若探究水平射程与高度的关系，可用表中序号为2、4、6的实验数据
C．若探究水平射程与初速度的关系，可用表中序号为1、3、5的实验数据
D．若探究水平射程与初速度的关系，可用表中序号为2、4、6的实验数据
（3）如图a是研究小球在斜面上平抛运动的实验装置，每次将小球从弧型轨道同一位置静止释放，并逐渐改变斜面与水平地面之间的夹角θ，获得不同的射程x，最后作出了如图b所示的x-tanθ图象．则：
由图b可知，小球在斜面顶端水平抛出时的初速度v0=______m/s．实验中发现θ超过60°后，小球将不会掉落在斜面上，则斜面的长度为______m．
若最后得到的图象如图c所示，则可能的原因是（写出一个即可）______．
正确答案
A、通过调节使斜槽末端保持水平，是为了保证小球做平抛运动．故A正确．
B、因为要画同一运动的轨迹，必须每次释放小球的位置相同，且由静止释放，以保证获得相同的初速度．故B错误，C正确．
D、因平抛运动的竖直分运动是自由落体运动，在相同时间里，位移越来越大，因此木条（或凹槽）下降的距离不应是等距的，故D错误；
E、实验要求小球滚下时不能碰到木板平面，避免因摩擦而使运动轨迹改变，最后轨迹应连成平滑的曲线．故F错误，E正确．
故选ACE．
（2）A、若探究水平射程与高度的关系，应控制水平初速度不变，可用表中序号为1、3、5的实验数据，故A正确，B错误；
C、若探究水平射程与初速度的关系，应控制抛出点的高度高度不变，可用表中序号为1、2的实验数据，故CD错误；
故选A
（3）物体在竖直方向上有：
y=
联立解得：
x=
由图可知
解得：v=1m/s；
当斜面倾角θ=60°时，设斜面长度为L，有：
Lsin60°=
水平方向：Lcos60°=v0t ②
由①②得：
L=0.7m
由图c可知，图象的斜率增大，故说明
故答案为：（1）A C E．（2）A．
（3）1；0.70；释放位置变高（或释放时有初速度）．
在研究平抛物体运动的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长L=1.25cm，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的计算式为V0=____________，（用L、g表示），其值是____________。（取g=10m/s2）
正确答案
某同学在研究平抛运动的实验中，在小方格纸上画出小球做平抛运动的轨迹后，又在轨迹上取出a、b、c、d四个点(轨迹已擦去)，已知小方格纸的边长L=2.5 cm。取10 m/s2，请你根据小方格纸上的信息，通过分析计算完成下面几个问题：
(1)小球从a→b，b→c，c→d所经历的时间是________；
(2)小球平抛运动的初速度v0=________；
(3)从抛出点到b点所经历的时间是________。
正确答案
（1）0.05 s
（2）1.0 m/s
（3）0.075 s
（1）在探究平抛运动规律的实验中，下列哪些因素对探究初速度有影响______
A．弧形轨道末端不水平B．弧形轨道不光滑
C．坐标原点不在抛出点D．实验小球为轻质小球
（2）如图为一小球作平抛运动的频闪照片的一部分．图中背景方格的边长均为5cm．如果g取10m/s2，则闪光的时间间隔是______S，小球经过B点时的速度大小为______m/s．
正确答案
（1）A、弧形轨道末端不水平，小球抛出后不做平抛运动，而是做斜抛运动，对求出的速度有影响，故A正确；
B、只要每次释放小球的位置相同，轨道末端水平，弧形轨道是否光滑对实验没有影响，故B错误；
C、只要小球做平抛运动，根据描出的轨迹求初速度，与坐标原点的选择无关，故C错误；
D、实验小球为轻质小球，空气阻力对小球影响较大，对初速度有影响，故D正确；
故选：AD．
（2）由图示可知，A、B、C三个点间的水平位移均相等，为x=3L，这3个点是等时间间隔点．
在竖直方向上，相邻两点间的位移差△y=5L-3L=2L；
由匀变速运动的推论△y=gt2，可得：2L=gt2，
解得：t=
初速度：v0=
由匀变速直线运动的推论可得：
vyB=
则B点速度vB=
故答案为：（1）AD；（2）0.1；2.5．
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