(2)已知竖直方向分运动的加速度a＝10 m/s2，试求水流喷出的速度。
(1)匀速直线运动的位移与时间有什么关系？
提示：x＝v0t。
(2)初速度为0的匀加速直线运动的位移与时间有什么关系？ 1
提示：h＝2at2。
[规范解答] (1)已知水流做平抛运动的水平分运动是匀速直线运动，可以按水平方向的距离都等于2 cm选取几个点，发现这几个点恰好落在坐标纸格线的交点上，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，证明平抛运动在竖直方向的分运动是初速度为0的匀加速直线运动。
(2)观察发现，水流在水平方向的位移是0.04 m时，在竖直方向的位移也是0.04 1xm，根据h＝2at2，得水流喷出的速度v0＝t＝x
[完美答案] (1)见规范解答 (2)0.447 m/s
平抛运动是简单的曲线运动，由两个简单的直线运动合成：水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。
[变式训练] 在“研究小球做平抛运动”的实验中：
(1)某同学先观察了如图甲所示的演示实验，A、B两球同时落地，说明____________________________________________________________________；
该同学设计了如图乙所示的实验：将两个斜滑道固定在同一竖直面内，最下端水平，把两个质量相等的小钢球，从斜面的同一高度由静止同时释放，滑道2与光滑水平板衔接，则他将观察到的现象是____________________________________________________________________，
这
a
2h≈0.447 m/s。
说明
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____________________________________________________________________。
(2)该同学用频闪照相机拍摄到如图丙所示的小球做平抛运动的照片，图中背景方格的边长为L＝5 cm，A、B、C是拍摄的三个小球位置，如果取g＝10 m/s2，那么：
①照相机拍摄时每________ s曝光一次；
②小球做平抛运动的初速度的大小为________ m/s。
答案 (1)平抛运动在竖直方向上是自由落体运动 球1落到光滑水平板上并击中球2 平抛运动在水平方向上是匀速直线运动
(2)①0.1 ②1.5
解析 (1)题图甲中A、B两球同时落地，说明B球的平抛运动在竖直方向的分运动与A球的运动相同；题图乙中球1与球2恰好在平板上相碰，说明球1在水平方向的分运动与球2的运动相同。
(2)①由Δy＝gT2，Δy＝2L＝0.1 m，可得T＝0.1 s。 ②由x＝v0T，x＝3L＝0.15 m，可得v0＝1.5 m/s。
1.(实验原理与操作)用如图所示的装置研究平抛运动。小锤打击弹性金属片，A球水平抛出，同时B球被松开，自由下落。关于该实验，下列说法中不正确的是( )
A．两球同时落地
B．应改变装置的高度，多次实验
C．实验能说明A球在竖直方向上做自由落体运动 D．实验能说明A球在水平方向上做匀速直线运动 答案 D
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解析 根据装置图可以知道，两球由相同高度同时运动，A做平抛运动，B做自由落体运动，因此将同时落地，所以A正确；要多次实验，观察现象，则应改变装置的高度，多次实验，所以B正确；因为两球同时落地，因此说明A、B在竖直方向运动规律是相同的，故根据实验结果可以知道，平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动，所以C正确，D错误。
2．(实验原理与数据分析)为了探究平抛运动的规律，将小球A和B置于同一高度，在小球A做平抛运动的同时静止释放小球B。同学甲直接观察两小球是否同时落地，同学乙拍摄频闪照片进行测量、分析。通过多次实验( )
A．只有同学甲能证明平抛运动在水平方向是匀速运动 B．两位同学都能证明平抛运动在水平方向是匀速运动 C．只有同学甲能证明平抛运动在竖直方向是自由落体运动 D．两位同学都能证明平抛运动在竖直方向是自由落体运动 答案 D
解析 在图甲的实验中，改变高度和平抛小球的初速度大小，发现两球同时落地，说明平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，不能得出水平方向上的运动规律。在图乙的实验中，通过频闪照片，发现自由落体运动的小球与平抛运动的小球任何一个时刻都在同一水平线上，知平抛运动在竖直方向上的运动规律与自由落体运动相同，所以平抛运动竖直方向上做自由落体运动。频闪照片显示小球在水平方向相等时间内的水平位移相等，知水平方向做匀速直线运动，所以D正确，A、B、C错误。
3.(综合)(多选)为了研究平抛运动的分运动性质，用如图所示的装置进行实验。小锤打击弹性金属片，A球水平抛出，同时B球被松开下落。关于该实验，下列说法中正确的是( )
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A．两球的质量必须要相等
B．如果两球同时落地，则可以验证平抛运动的竖直分运动是自由落体运动 C．控制小锤打击力度来改变平抛初速度多次实验，可以验证分运动的独立性 D．该实验也能研究平抛运动的水平分运动性质 答案 BC
解析 平抛运动过程中，在竖直方向上做自由落体运动，运动性质与质量无关，A错误；改变A球速度后仍然会和B球同时落地，证明平抛运动的竖直分运动不受水平分运动的影响，验证了分运动的独立性，B、C正确；本实验只能研究竖直方向上的分运动，D错误。
4．(注意事项)如图，在探究平抛运动的水平分运动的规律的实验中，下列哪些因素对探究规律没有影响( )
A．弧形轨道末端不水平 B．弧形轨道不光滑 C．实验小球为轻质小球 D．水平轨道不光滑 答案 B
解析 弧形轨道末端不水平，小球抛出后不做平抛运动，对实验有影响，故A错误；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正确；实验小球为轻质小球，空气阻力对小球影响较大，故C错误；水平轨道不光滑，沿水平轨道运动的小球做减速直线运动，对实验有影响，故D错误。
5．(实验原理)(多选)在探究平抛运动的规律时，可以选用如图所示的各种装置图，则以下操作合理的是( )
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A．选用装置图甲研究平抛物体的竖直分运动时，应该用眼睛看A、B两球是否同时落地
B．选用装置图乙并要获得稳定的细水柱显示出平抛运动的轨迹，竖直管上端A一定要低于水面
C．选用装置图丙并要获得钢球做平抛运动的轨迹，每次不一定从斜槽上同一位置由静止释放钢球
D．除上述装置外，还可以用数码照相机拍摄钢球做平抛运动时每秒15帧的录像以获得平抛运动的
答案 BD
解析 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，A不合理；竖直管的上端A应低于水面，这是因为竖直管与空气相通，A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，B正确；只有每次从同一高度释放钢球，钢球做平抛运动的初速度才相同，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，D正确。
6.(数据处理)如图所示为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做匀速直线运动的轨迹；BB′为B球以速度v被水平抛出后的运动轨迹；CC′为C球做自由落体运动的轨迹。通过分析上述三条轨迹可知，平抛运动可分解为水平方向上的________和竖直方向上的________。
答案 匀速直线运动 自由落体运动
解析 由题知，A球沿水平方向做匀速直线运动，B球做平抛运动，C球做自
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（2024人教版）高中物理必修第二册：5.3实验：探究平抛运动的特点 学案
