《2026年高中必刷题高中物理必修第二册人教版》

5. [甘肃酒泉2024高一下期末]某实验小组通过实验研究发现：做平抛运动的小球在竖直方向上的运动规律跟自由落体运动的规律相同。于是又设计实验研究做平抛运动的小球在水平方向上的运动。如图所示，在靠近竖直墙面的水平桌面上固定一斜面体，小球从斜面上某点释放，滑到桌面上，然后从桌面边缘飞出做平抛运动。实验的操作步骤如下：

A. 调节桌面水平，竖直墙面上与桌面平齐的点标记为O；
B. 把裁成长条的白纸和复写纸平贴在O点以下的竖直墙面上；
C. 把小球从斜面上某点由静止释放，小球从水平桌面边缘飞出，撞击在竖直墙面上，通过复写纸在白纸上留下撞痕，标记为A；
D. 垂直竖直墙面向右移动桌子，移动的距离为x；
E. 再次把小球从斜面上由静止释放，小球从水平桌面边缘飞出，在白纸上留下第二个撞痕，标记为B；
F. 重复步骤D、E，得到更多的撞痕，标记为C、D……
G. 用米尺测量O点到每个撞痕的距离，OA=H₁，OB=H₂，OC=H₃，OD=H₄……
(1) 本实验中斜面和桌面的粗糙程度对实验的精确度是否有影响？没有影响(填“有”或“没有”)。
(2) 在同一组实验中，小球从斜面上由静止释放时需满足什么条件？从同一位置释放。
(3) 判断水平方向小球做匀速运动的条件是H₁+3H₃=3H₂+H₄(用题设条件中的物理量表示)。

答案： 5.
(1)没有
(2)从同一位置释放$ (3)H_{1}+3H_{3}=3H_{2}+H_{4}$
【解析】
(1)同一组实验中，只要小球每次从斜面同一位置由静止释放，离开桌面边缘的末速度均相同，只是不同组实验中末速度大小不同，故本实验斜面和桌面的粗糙程度对实验的精确度没有影响.
(2)在同一组实验中，小球从斜面上由静止释放时需满足从同一位置释放.
(3)若小球水平方向做匀速直线运动，则每移动一个x，小球做平抛运动的时间差恒定，竖直方向由初速度为零的匀变速直线运动推论可知，在连续的相同时间内位移差恒定，故竖直方向相邻两个撞痕间长度差恒定，即$(H_{3}-H_{2})-(H_{2}-H_{1})=(H_{4}-H_{3})-(H_{3}-H_{2})，$整理得$H_{1}+3H_{3}=3H_{2}+H_{4}.$
教材变式 本题目由教材P13第1题演变而来.教材考查了探究钢球水平分速度特点的实验步骤，本题延伸考查了小球从斜面释放后做平抛运动的实验过程.