2.3科学探究：平抛运动的特点 达标作业（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）必修第二册
2.3科学探究：平抛运动的特点 达标作业（解析版）
1．在“研究平抛物体运动”的实验中：某同学建立的直角坐标系如下图所示，假设他在安装实验装置和其余操作时准确无误，只有一处失误，即是___________。
2．如图所示，为一小球做平抛运动的闪光照片的一部分，图中背景方格的边长均为，如果取，那么：
（1）照相机的闪光频率是___________；
（2）小球运动的初速度大小是___________；
3．（1）在“研究平抛物体的运动”实验中，下列说法正确的是___________
A．将斜槽的末端切线调成水平
B．将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行
C．斜槽轨道必须光滑
D．每次释放小球时的位置越高，实验效果越好
（2）如图实线为某质点平抛运动轨迹的一部分，AB、BC间水平距离△s1=△s2=0.4m，高度差△h1=0.25m，△h2=0.35m。（g=10m/s2）求：平抛初速度v0为___________ m/s，质点运动到B点的速度为___________ m/s。
4．采用如图所示的装置研究平抛运动，小球从斜槽上滚下，落在水平放置的挡条上时被卡住，用铅笔标注小球最高点，多次上下改变水平挡条位置重复实验，确定平抛运动轨迹。
（1）平抛运动坐标原点应选小球在斜槽末端点时的（__________）
A．球心 B．球的上端 C．球的下端
（2）在此实验中，下列说法正确的是（__________）
A．每次实验需将小球从同一位置由静止释放
B．选取较为光滑的斜槽，能减少摩擦带来实验误差
C．取下白纸后，取与白纸的上边平行的方向为水平方向建立x轴
（3）在实验中，让小球多次从斜槽上滚下，在白纸上记下小球的位置，小胡同学的记录纸如图所示，由图分析，造成该问题的原因可能是（__________）
A．斜槽末端没有调水平
B．小球每次从斜槽上滚下的位置不同
C．球和斜槽间有摩擦力
（4）小涂同学在实验中，漏记了斜槽末端的位置，只记下斜槽末端悬挂重锤线y的方向，根据实验描绘出轨迹中的一段，选取两点A和B，如图所示，测得两点离y轴的距离分别为和，并测得两点间的高度差为，取，则平抛的初速度_______。
5．在“研究平抛运动”实验时，某同学得到了一个小球做平抛运动的频闪照片，A点不是抛出点。如图所示，图中背景方格的边长均为5cm，重力加速度g=10m/s2。
（1）闪光频率为______；
A．0.1Hz　　B．0.5Hz　　C．1.0Hz　　D．10Hz
（2）小球做平抛运动的初速度的大小为______；
A．1.0m/s　　B．1.5m/s　　C．2.5m/s　　D．3.0m/s
（3）小球经过B点时的速度大小为_____。
A．2.5m/s　　B．2.0m/s　　C．1.5m/s　　D．1.0m/s
6．如图示，在实验中画出的平抛运动轨迹上任取水平距离均为的三点A、B、C，Δs=0.2m，这三点的竖直之间的距离分别为s1=0.1m，s2=0.2m，则平抛运动的小铁珠初速度为_______m/s；小铁珠在B点速度为__________m/s（重力加速度g=10m/s2）。
7．斜坡是山城重庆常见的一种道路情况。小张同学用卷尺和一把弹簧枪（如题图所示），结合自己的身高h及平抛运动知识，测量出自己家门口的一段长斜坡的高度，具体实验过程如下：
（1）小张同学先找一段水平路面，将小球装入弹簧枪中，装入弹簧枪中的小球应选择___________；
A．小钢球　　B．小木球　　C．小塑料球　　D．均可
（2）用小球压缩弹簧并记录压缩后弹簧的长度，将弹簧枪贴在头顶处沿_________方向发射，如题图所示，然后测量出小球落地点到发射点的水平距离x；
（3）改变并记录弹簧枪内弹簧的长度，重复步骤（2）多测几组x；
（4）小张同学走上斜坡，先用卷尺测量出斜坡的长度L，然后用小球压缩弹簧到（2）、（3）步骤中对应长度，再将弹簧枪贴在路面上沿（2）、（3）步骤中相同方向发射，如题图所示，然后测量出相应的小球落地点到发射点沿斜坡的距离x0；
（5）用测得的x、x0绘制如题图象，其纵坐标应选择_____________（选填x，x2或x3）；
（6）找出图线的斜率为k，求出斜坡倾角的正弦值sin=_____________（用h和k表示）
（7）则斜坡的高度为H=Lsin。
8．某同学在做“研究平抛物体的运动”的实验时得到了如下图所示物体的运动轨迹，a、b、c三点的位置在运动轨迹上已标出，则：
（1）实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材还需要的是___________。
A．游标卡尺B．秒表C．坐标纸D．天平E．弹簧秤F．重垂线
（2）实验时，让小球多次沿同一轨道运动。下列说法正确的是___________。
A．调节斜槽轨道，使其末端水平
B．斜槽必须光滑
C．每次由静止释放小球的位置必须相同
D．小球运动时不应与木板上的坐标纸接触
E．将小球的位置记录在坐标纸上，取下坐标纸用直尺将点连成折线
（3）由图可知小球由a到b的时间与由b到c时间相等，则相等的时间间隔t=___________s，小球平抛的初速度v0=___________m/s（g取10m/s2）；
（4）小球开始做平抛运动的位置坐标x=___________cm，y=___________cm。
9．研究平抛运动的实验装置如图甲所示，实验过程中用频闪照相法来获取小球做平抛运动时不同时刻的位置。
（1）某次实验过程中获得连续三个时刻小球的位置如图乙所示，若频闪照相机的频率，用刻度尺测得照片上、，照片上物体影像的大小与实际物体的实际大小之比为，则当地的重力加速度_______（用字母表示）= _____计算结果保留至小数点后两位。
（2）要测出小球离开斜槽末端的速度，还需要测量的物理量是___________，使用的仪器是_________。
（3）若实验中，斜槽末端切线不水平，则仅从这一因素的影响分析，重力加速度的测量值_______填“偏大”“偏小”或“没有影响”，小球离开斜槽末端的速度的测量值________填“偏大”“偏小”或“没有影响”。
参考答案
1．坐标原点应该是小球在槽口时球心在白纸上的水平投影点
【详解】
[1]坐标原点应该是小球在槽口时球心在白纸上的水平投影点。
2．20 0.75
【详解】
(1)[1] 在竖直方向上有：△h=gT2，其中
△h=（5-3）×1.25cm=2.5×10-2m
代入求得：
频率
(2)[2] 水平方向匀速运动，有：s=v0t，其中s=3l，代入解得：
3．AB 4 5
【详解】
（1）[1] A.为了保证小球的初速度水平，斜槽的末端应切线水平，故A正确；
B.小球做平抛运动在同一竖直平面内，应将木板校准到竖直方向，故B正确；
CD．为了保证小球做平抛运动的初速度相等，每次让小球从斜槽的同一位置由静止释放，斜槽轨道不一定需要光滑，释放的位置不是越高越好，故CD错误。
故选AB。
（2）[2][3] 在竖直方向上，根据
△h2 △h1=gT2
得，相等的时间间隔
则小球抛出的初速度
B点竖直方向上的分速度
根据平行四边形定则知，小球在B点的速度
4．B A B 1.6
【详解】
（1）[1]因用铅笔标记小球的最高点，因此原点也应选择最高点，即球的上端。。
故选B。
（2）[2]AB．在此实验中，为了使小球每次从斜槽末端抛出后的运动轨迹相同，需要小球抛出时的初速度相等，所以每次实验需将小球从同一位置由静止释放，而小球所受斜槽的摩擦力对实验结果无影响，故A正确，B错误；
C．应取与重锤线y相垂直的方向为水平方向建立x轴，故C错误。
故选A。
（3）[3]由题图可知小球每次在纸上所留的点迹没有在一条抛物线上，即小球每次做平抛运动的轨迹不同，造成该问题的原因可能是小球每次从斜槽末端抛出时的速度大小不同，即每次从斜槽上滚下的位置不同，而斜槽末端没有调水平以及球和斜槽间有摩擦力并不会使小球每次运动的轨迹不同，故AC错误，B正确。
故选B。
（4）[4]设小球抛出点位O，则由题意可知小球从O到A与从A到B运动的时间相等，均设为t，根据运动学规律有
解得
则平抛的初速度为
5．D B A
【详解】
（1）[1] 在竖直方向上有
解得
根据
故选D。
（2）[2]根据水平方向匀速运动，有
解得
故选B。
（3）[3] B点竖直分速度为
所以B点速度为
6．2 2.5
【详解】
[1]竖直方向根据可得
则初速度
[2]小铁珠在B点的竖直速度为
则小铁珠在B点速度为
7．A 水平 x
【详解】
(1)[1]要选择密度大体积小的，钢球的密度大，空气阻力对钢球的影响比小木球和小塑料球的小，故A正确，BCD错误；
(2)[2]让小钢球做平抛运动，所以将弹簧枪贴在头顶处沿水平方向发射；
(5)[3]因为
角是斜面倾角，不变，故其纵坐标应选择x；
(6)[4]因为
所以
根据勾股定理得
所以
则
8．CF ACD 0.1 2 -10 -1.25
【详解】
（1）[1]实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，还需要坐标纸用于绘制小球运动的轨迹，需要重垂线来检验木板是否位于竖直平面内以及坐标纸上的y轴是否沿竖直方向，故CF正确。
故选CF。
（2）[2]A.为了使小球抛出后能够做平抛运动，斜槽末端必须保持水平，故A正确；
BC.为了使小球每次抛出时的初速度大小相等，每次由静止释放小球的位置必须相同，而斜槽是否光滑对上述实验要求无影响，故B错误，C正确；
D.小球运动时不应与木板上的坐标纸接触，避免摩擦对小球运动轨迹造成影响，故D正确；
E.由于小球的运动轨迹应为抛物线，所以应将坐标纸上的点连成光滑曲线，故E错误。
故选ACD。
（3）[3]根据运动学公式可得
代入数据解得
[4]小球平抛的初速度为
（4）[5][6]小球运动到b点时的竖直分速度大小为
小球从抛出点运动到b点所用的时间为
则小球抛出点的横坐标为
纵坐标为
9． 9.60 A、B两点间的水平距离 刻度尺 没有影响 偏小
【详解】
(1)[1][2]由题意可知小球从A到B的时间与从B到C的时间相等，小球在竖直方向做匀加速直线运动，根据以及照片上物体影像的大小与实际物体的实际大小之比，可得
即
代入数据得
(2)[3]要测出小球离开斜楼末端的速度，还需要测量A、B两点间的水平距离或B、C两点间的水平距离x，或A、C两点间的水平距离，即
[4]需要用到的仪器是刻度尺。
(3)[5]无论斜槽末端切线是否水平，小球均做抛体运动，竖直方向的分运动为匀加速直线运动，水平方向的运动不会影响竖直方向的运动，故仅从“斜槽末端切线不水平”这一因素的影响分析，重力加速度的测量值没有影响。
[6]若斜槽末端切线不水平，则利用计算得到的是小球离开斜槽末端时速度在水平方向的分速度，它与小球离开斜槽末端时的速度相比较，测量值偏小。