2.3科学探究：平抛运动的特点 课时作业（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 课时作业（解析版）
1．采用如图所示的实验装置做“研究平拋运动”的实验。
（1）实验时需要下列哪个器材_______。（填选项序号）
A．弹簧秤　　B．重垂线　　C．打点计时器
（2）安装实验装置的过程中，斜槽末端切线必须是水平的，这样做的目的是_______。（填选项序号）
A．保证小球飞出时，初速度水平
B．保证小球飞出时，速度既不太大，也不太小
C．保证小球在空中运动的时间每次都相等
D．保证小球每次运动的轨迹是同一条抛物
（3）在“探究平抛运动特点”的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长，若小球在平抛运动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为_______，小球从抛出经过时间______s到达c点。（取）
2．用图所示的实验装置做“研究平抛物体的运动”实验。
（1）对于实验的操作要求，下列说法正确的是（____）
A．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下
B．斜槽轨道必须光滑
C．斜槽轨道末端可以不水平
D．要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些
（2）根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹，部分运动轨迹如图所示，图中水平方向与竖直方向每小格的长度均为L，、和是轨迹图线上的3个点，和、和之间的水平距离相等。若已测知抛出后小球在水平方向上做匀速运动，重力加速度为g。可求出小球从运动到所用的时间为__________，小球抛出后的水平速度为_______。
（3）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．若探究水平射程与初速度的关系，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1、3、5的实验数据
C．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
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
序号 抛出点高度（m） 水平初速度 水平射程（m）
1 0.20 2.0 0.40
2 0.20 3.0 0.60
3 0.45 2.0 0.60
4 0.45 4.0 1.20
5 0.80 2.0 0.80
6 0.80 6.0 2.40
3．图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图。
（1）以下是实验过程中的一些做法，其中合理的有____。
A．安装斜槽轨道，使其末端保持水平
B．每次小球释放的初始位置可以任意选择
C．每次小球应从同一高度由静止释放
D．为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接
（2）某次实验后收集到的数据方格纸如图乙所示，已知方格纸每个方格边长为5cm，A、B、C分别为小球运动的三个位置。则小球平抛的初速度大小为_________m/s，小球在B点的速度大小为_________m/s。（重力加速度g取10m/s2，结果均保留两位有效数字）
4．为测量小钢球做平抛运动水平初速度的大小，某同学设计了如图所示的实验装置：在水平桌面上固定一个斜面，桌子边缘小钢球经过的地方挂有铅垂线，在水平地面上铺有白纸和复写纸（图中未画），用于记录小钢球的落地点。实验时，让小钢球从斜面上某一位置由静止开始滚下，滚过桌边后小钢球做平抛运动。
(1)若只选用一种器材完成此实验，此器材是___________；（填正确答案标号）
A．秒表B．米尺C．天平
(2)用你选择的器材需要直接测量的物理量是___________、___________；（填所测物理量的名称和符号）；
(3)请写出计算此小钢球平抛时水平初速度大小的表达式___________。（用所测物理量的符号和重力加速度表示）。
5．（1）某同学用图示装置研究平抛运动及其特点，他的实验操作是在小球处于同一高度时，用小锤轻击弹性金属片，使A球水平飞出，同时B球被松开。
①他观察到的现象是：小球__________（填“同时”或“不同时”）落地。
②让球恢复初始状态，用较大的力敲击弹性金属片，A球在空中运动的时间将_______（填“变长”“不变”或“变短”）。
③上述现象说明：平抛运动的时间与___________大小无关，平抛运动的竖直分运动是________运动。
（2）如图所示，是利用闪光照相研究平抛运动的示意图，小球A由斜槽滚下，从桌边缘水平抛出，当它恰好离开桌边缘时，小球B也同时下落，两次闪光的时间间隔为的闪光器拍的照片中B球有四个像，像间距离已在图中标出，两球恰在位置4相碰．则A从离开桌面到和B球碰撞时经过的时间为________球离开桌面的速度为__________。
6．如图是“探究平抛运动的特点”的实验装置图。
(1)做实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球平抛运动的轨迹。下列实验操作合理的有______。
A．安装斜槽轨道，需使其末端保持水平
B．木板与白纸应保持竖直
C．每次小球需从斜槽同一位置由静止释放
D．每次必须等距离的下降挡板，记录小球位置
(2)请在图中选择最合理抛出点的位置______（填写“甲”、“乙”或“丙”）。
(3)为了得到平抛物体的运动轨道，同学们还提出了以下三种方案，其中可行的是______。
A．从细管水平喷出稳定的细水柱，拍摄照片，即可得到平抛运动轨迹
B．用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置，平滑连接各位置，即可得到平抛运动轨迹
C．将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔尖紧靠白纸板，铅笔以一定初速度水平抛出，将会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹
7．如图，用小锤轻击弹簧金属片，A球向水平方向飞出，同时B球被松开，竖直向下运动。
（1）用不同的力打击弹簧金属片，可以观察到（______）
A．A、B两球同时落地
B．A、B两球运动路线相同
C． A球的运动线路不同，B球的运动线路相同
D．力越大，A、B两球落地时间间隔越大
（2）改变此装置距地面的高度，重复上述实验，仍然可以看到相同的实验现象，根据此现象分析可知（______）
A．小球A在水平方向做匀速运动
B．小球A在水平方向做匀加速运动
C．小球B在竖直方向做匀加速运动
D．小球A与B在竖直方向运动规律相同
（3）某学生在做“研究平抛物体运动”的实验中，忘记记下小球做平抛运动的起点位置O，A为物体运动一段时间后的位置，如图所示，求出物体做平抛运动的初速度大小为________m/s 。（g取10 m/s2）
8．（1）在做“研究平抛物体的运动”的实验时，为了能较准确地描绘出运动轨迹，下列操作要求正确的是______。
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可以不同
C．每次必须由静止释放小球
D．小球撞击横栏前，不应与木板上的白纸（或方格纸）相接触
（2）实验时，坐标纸应当固定在竖直的木板上，如图坐标纸的固定情况与斜槽末端关系正确的是______。
A．B．C．D．
（3）一名同学在“研究平抛运动”实验中，只画出了如图所示的一部分曲线，于是他在曲线上取水平距离Δs相等的三点A、B、C，量得Δs＝0.2m。又量出它们之间的竖直距离分别为h1＝0.1m，h2＝0.2m，g取10m/s2，利用这些数据，可求得：
I．物体抛出时的初速度为________m/s；
II．物体经过B点时的竖直分速度为________m/s。
9．在“探究平抛运动规律”的实验中，某同学进行了如下实验探究：
（1）如图1，将两个倾斜光滑轨道固定在同一个竖直平面内，轨道下端水平。把两个质量相等的小钢球A、B分别从斜面的同一高度由静止开始同时释放，使两小球能以相同的水平速度同时分别从轨道的下端射出（水平轨道足够长），观察到某一现象。改变两小球相对斜面的释放高度，使之仍相同，则仍能观察到这一现象，故可以概括平抛运动的某一规律。该同学观察到的现象和反映的平抛运动的规律是_______；
A．A、B两个小球相撞
B．A、B两个小球同时落地
C．水平方向做匀速直线运动
D．竖直方向做自由落体运动
（2）通过图2中甲图的实验装置，在实验过程中每次释放小球的位置都相同，并在乙图的坐标纸上记录了小球经过的A、B、C三点，已知坐标纸每小格的边长，则该小球做平抛运动的初速度大小为______；B点的竖直分速度大小为______，B处速度大小为______（g取）；
（3）关于研究物体平抛运动实验，下列说法正确的是_______。
A．小球与斜槽之间有摩擦会增大实验误差
B．安装斜槽时其末端切线应水平
C．小球必须每次从斜槽上同一位置由静止开始释放
D．坐标原点不是槽口的端点，而是小球出槽口时球心在木板上的投影点
10．某物理实验小组利用如图所示装置测量小球做平抛运动的初速度。在地面沿抛出的速度方向水平放置一把刻度尺，让悬挂在抛出点处的重锤的投影落在刻度尺的零刻度线上，根据小球落点的刻度就可以得到小球做平抛运动的初速度。
（1）若小球抛出点离地的高度为，小球落点的刻度为，则小球做平抛运动的初速度的表达式为______。
（2）为了能直观地得到小球做平抛运动的初速度，可以在刻度尺上各刻度旁边标出对应的初速度，制成速度标尺。下面是四位同学制作的速度标尺（图中点为重锤的投影位置），其中可能正确的是______。
参考答案
1．B A 1.0 0.125
【详解】
（1）[1]做“研究平抛物体的运动”实验时，需要木板、小球、斜槽、铅笔、图钉、白纸、米尺、重垂线。米尺的作用是能读出轨迹上某点的坐标。重垂线的作用是确保木板与白纸是在竖直面内，使其与小球运动平面平行。时间可以通过竖直方向做自由落体运动去求解，故不需要弹簧秤与打点计时器，故选B。
（2）[2]装实验装置的过程中，斜槽末端切线必须是水平的，这样做的目的是保证小球飞出时，初速度水平。故选A。
（3）[3][4]设相邻两点间的时间间隔为T，竖直方向
得到
水平方向
c点的竖直分速度
则从起抛点到c的时间为
2．AD B
【详解】
（1）AB．为了使小球每次从斜槽末端抛出时的速度相等，应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下，而斜槽轨道不必光滑，故A正确，B错误；
C．此实验研究的是小球所做的平抛运动，所以斜槽末端必须水平，故C错误；
D．要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些，故D正确。
故选AD。
（2）由题意可知小球从P1运动到P2和从P2运动到P3所用的时间相同，均设为T，由于小球在竖直方向上做自由落体运动，故根据运动学规律有
解得
小球抛出后的水平速度为
（3）AD．若探究水平射程与初速度的关系，需要控制抛出点高度不变，通过改变水平初速度来探究水平射程的变化，可用表中序号为1、2的实验数据，故AD错误；
BC．若探究水平射程与高度的关系，需要控制水平初速度不变，通过改变抛出点高度来探究水平射程的变化，可用表中序号为1、3、5的实验数据，故B正确，C错误。
故选B。
3．AC 1.5 2.5
【详解】
（1）[1]A．为了保证能做平抛运动，装斜槽轨道，需使其末端保持水平，故A正确；
BC．为了保证每一次抛出的初速度相同，每一次需从同一位置释放小球，故C正确，B错误；
D．描绘运动轨迹，应用平滑的曲线连接，故D错误。
（2）[2][3]平抛运动的物体在竖直方向做自由落体运动，水平方向上做匀速直线运动，由图可知，A到B和B到C的水平位移相同，故时间相同，则竖直方向有
带入数据可求得
由
可得
由匀变速直线运动规律中间时刻的瞬时速度等着这段时间的平均速度可得
则B点的速度为
4．B 桌子边缘小钢球经过的地方到地面的数值高度 小钢球的落地点到桌子边缘小钢球经过的地方的水平位移
【详解】
(1)[1]因为需要测量竖直方向的高度和水平方向的位移，则需要米尺，故AC错误，B正确。
故选B。
(2)[2]桌子边缘小钢球经过的地方到地面的数值高度。
[3]小钢球的落地点到桌子边缘小钢球经过的地方的水平位移。
(3)[4]由平抛规律得
解得
5．同时 不变 初速度 自由落体 0.3 1
【详解】
（1）①[1]他观察到的现象是：小球AB同时落地。
②[2]让AB球恢复初始状态，用较大的力敲击弹性金属片，应A球离地面的高度不变，则A球在空中运动的时间将不变。
③[3]上述现象说明：平抛运动的时间与初速度大小无关，平抛运动的竖直分运动是自由落体运动。
（2）[4][5]两球下落的竖直高度为h=45cm=0.45m，则
初速度
6．ABC 乙 AB
【详解】
(1)[1] A．安装斜槽轨道，需使其末端保持水平，保证小球的初速度沿水平方向，A合理；
B．木板与白纸应保持竖直，避免小球与木板碰撞，B合理；
C．为了保证小球的初速度不变，每次小球需从斜槽同一位置由静止释放，C合理；
D．描绘平抛运动的轨迹，每次没必要等距离的下降挡板，记录小球位置，D不合理。
故选ABC。
(2)[2]被碰小球放在斜槽末端，所以选择乙。
(3)[3] A．从细管水平喷出稳定的细水柱，水做平抛运动，拍摄照片，即可得到平抛运动轨迹，A正确
B．用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置，平滑连接各位置，即可得到平抛运动轨迹，B正确；
C．将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔尖紧靠白纸板，铅笔以一定初速度水平抛出，笔尖与白纸板压力，摩擦力等于零，不会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹，C错误。
故选AB。
7．AC D 2
【详解】
（1）[1]用不同的力打击弹簧金属片，可以观察到：A、B两球同时落地，A球的运动线路不同，B球的运动线路相同。
故选AC。
（2）[2]改变此装置距地面的高度，重复上述实验，仍然可以看到相同的实验现象，A、B两球同时落地，根据自由落体运动规律可得
下落时间仅与高度有关，所以可以判断小球A与B在竖直方向运动规律相同。
故选D。
（3）[3]竖直方向，有
，
联立解得
水平方向，有
，
解得
8．ACD C 2 1.5
【详解】
（1）[1]斜槽的末端要调节并保持水平；每次释放小球的位置必须相同；每次必须由静止释放小球；小球撞击横栏前，不应与木板上的白纸（或方格纸）相接触，避免摩擦阻力影响小球的运动轨迹。
故选ACD。
（2）[2]坐标纸的原点要与小球处于斜槽末端时球心的水平投影位置相重合，且坐标轴要沿水平方向。
故选C。
（3）[3] A、B、C三点的水平距离相等，所以运动时间也相等，即
竖直方向上为自由落体运动，则
解得
所以物体抛出时的初速度为
（3）[4] 物体经过B点时的竖直分速度为
9．AC 1.5 2 2.5 BCD
【详解】
（1）[1]同时释放两个小球发现最终两球会在下边的水平面上相碰，可知两球在水平方向的运动情况相同，即说明平抛运动在水平方向是匀速运动，故选AC。
（2）[2][3][4]根据
可得
初速度
B点的竖直分速度大小为
B处速度大小为
（3）[5]A．小球与斜槽之间有摩擦对实验无影响，选项A错误；
B．安装斜槽时其末端切线应水平，以保证小球能做平抛运动，选项B正确；
C．小球必须每次从斜槽上同一位置由静止开始释放，以保证小球到达底端时的速度相同，选项C正确；
D.坐标原点不是槽口的端点，而是小球出槽口时球心在木板上的投影点，选项D正确。
故选BCD。
10． A
【详解】
(1)[1]小球抛出后做平抛运动，有
解得
(2)[2]根据前一问可知，初速度与水平位移成正比，即刻度是均匀的。故选A。