1.3探究平抛运动的特点 课时检测（word解析版）

2021-2022学年教科版（2019）必修第二册
1.3探究平抛运动的特点 课时检测（解析版）
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A、B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A、B______（填“同时”或“不同时”）落地；
②让A、B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（______）
A．仅能说明平抛运动水平方向做匀速直线运动
B．仅能说明平抛运动竖直方向做自由落体运动
C．既能说明平抛运动水平方向做匀速直线运动又能说明平抛运动竖直方向做自由落体运动
2．（1）在“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中
①已有实验器材：木板、白纸、图钉、细绳套、橡皮筋、铅笔，下列所示的器材中还需要选取___________；（填字母）
②某次用弹簧秤拉橡皮筋时弹簧秤的指针位置如图所示，弹簧秤示数为___________N；
（2）如图所示，用小锤轻击弹簧金属片，A球沿水平方向飞出，同时B球被松开，竖直向下运动，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两球运动轨迹相同
C．A球的运动轨迹不同，B球的运动轨迹相同
D．力越大，A、B两球落地时间间隔越大
3．在做“研究平抛物体的运动”的实验时，通过描点法画出小球平抛运动的轨迹；实验装置如图甲所示；
（1）实验时将固定有斜槽的木板放在实验桌上，实验前要检查木板是否水平，请简述你的检查方法：____；
（2）关于这个实验，①除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要的是_____；
A．秒表
B．坐标纸
C．天平
D．弹簧秤
E．重垂线
②引起实验误差的原因是（____）
A．安装斜槽时，斜槽末端切线方向不水平
B．确定Oy轴时，没有用重锤线
C．斜槽不是绝对光滑的，有一定摩擦
D．根据曲线计算平抛运动的初速度时，在曲线上取做计算的点离原点O较近
③某同学用如图乙所示的装置，进行了“探究平抛运动规律”的实验：
两个相同的弧形轨道M、N，分别用于发射小铁球PQ，其中N的末端与可看做光滑的水平板相切，两轨道上端分别装有电磁铁C、D；调节电磁铁CD的高度，使AC=BD，从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初速度v0相等．现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两小球能以相同的初速度v0同时分别从轨道M、N的末端射出．实验可观察到P球落地时正好能与Q球相遇发生碰撞，仅仅改变弧形轨道M的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明__________．
4．某同学在“探究平抛运动的规律”时做了以下操作．
（1）先采用图甲所示装置，用小锤打击弹性金属片，金属片把球A沿水平方向弹出，同时B球被松开自由下落，观察到两球同时落地．改变小锤打击力的大小，即可改变球A被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明_________________________．
（2）接着他用频闪照相机得到小球做平抛运动的闪光照片，图乙是照片的一部分，正方形小方格每边长L=1.0cm，闪光的快慢是每秒30次，则可以计算出小球做平抛运动的初速度是_________m/s．
5．某物理兴趣小组采用如图所示的装置进行实验。质量分别为和的A、B小球处于同一高度，为A球中心初始时在水平地面上的垂直投影。用小锤打击弹性金属片，使A球沿水平方向飞出，同时B球被自动松开，B球自由下落。最后B球落到水平地面上的P点，A球落到水平地面上的点；请你回答下列问题：
（1）该实验是为了验证：___________（选填正确答案的字母序号）；
A．做平抛运动的小球A在竖直方向上做自由落体运动
B．做平抛运动的小球A在水平方向上做匀速直线运动
C．小球B在竖直方向上做自由落体运动
（2）该实验中___________（选填正确答案的字母序号）。
A．两球的质量应该相等
B．应改变装置的高度，多次进行实验
C．需要测出装置距地面之间的竖直高度
6．某实验小组自主开展实验探究。用手机拍摄物体自由下落的视频，得到分帧图片，利用图片中小球的位置来测量当地的重力加速度，实验装置如题图1所示。
(1)实验室有乒乓球、小塑料球和小钢球，其中最适合用作该实验中下落物体的是______。
(2)下列主要操作步骤的正确顺序是______。（填写各步骤前的序号）
①把刻度尺竖直固定在墙上
②捏住小球，从刻度尺旁静止释放
③手机固定在三角架上，调整好手机镜头的位置
④打开手机摄像功能，开始摄像
(3)停止摄像，从视频中截取等间隔的三帧图片，由三张图片读出小球所在位置的刻度分别为，，；已知所截取的图片相邻两帧之间的时间间隔为，由此测得重力加速度为______（保留两位小数）。
(4)在某次实验中，释放小球时手稍有晃动，视频显示小球下落时偏离了竖直方向。从该视频中截取图片，能否用来测重力加速度？说明理由________。
7．(1)如图所示是研究平抛物体运动的演示实验装置。实验时，先用弹簧片C将B球紧压在DE间并与A球保持在同一水平面上，用小锤F击打弹簧片C，A球被水平抛出，同时B球自由下落。实验几次，无论打击力大或小，仪器距离地面高或低，我们听到A、B两球总是同时落地，这个实验_________。
A．说明A、B两球落地时的速度相同
B．说明A、B两球在水平方向运动是做匀速直线运动
C．说明平抛运动是自由落体和匀速直线运动的合运动
D．说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动
(2)如图所示是某学生在做“研究平抛物体运动”的实验时记录小球运动的轨迹，x轴为水平方向，y轴为竖直方向。O点为平抛的初始位置，P点为轨迹上一点。则
①物体从O点运动到P点的时间为________s；
②物体的初速度为________；（结果保留2位有效数字）
③该平抛运动的轨迹方程为________。（g取）
8．在做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次沿同一斜槽轨道滑下，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹。
(1)为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上______。
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．记录小球位置用的铅笔每次必须严格地等距离下降
E.将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线
在做该实验中某同学只记录了小球运动的轨迹上的A、B、C三点并以A点为坐标原点建立了直角坐标系，得到如图所示的图像。（g=10m/s2。）
(2)试根据图像求出小球从A运动到B的时间为_____s，小球做平抛运动的初速度大小为______m/s；
(3)小球运动到B点时的竖直分速度大小为______m/s；抛出点在A点上方的高度为____m。
9．在“研究小球平抛运动”的实验中：
（1）如图甲所示的演示实验中，A、B两球同时落地，说明______
A．平抛运动在竖直方向上做自由落体运动
B．平抛运动的飞行时间只由高度决定
C．平抛运动水平方向为匀速直线运动
D．平抛运动的轨迹是一条抛物线
（2）某同学设计了如下图乙的实验：将两个斜滑道固定在同一竖直面内，末端水平，滑道2与光滑水平板衔接，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，观察到两球在水平面相遇，这说明__________。
（3）该同学采用频闪照相机拍摄到小球做平抛运动的照片如图丙所示，图中背景正方形方格的边长为L=4.9cm，A、B、C是小球的三个位置，取g＝9.80m/s2，照相机拍摄时每隔______s曝光一次；小球做平抛运动的初速度v0=_______m/s，小球运动到C点时的竖直分速度vcy=_______m/s。
10．（1）下列实验中需要补偿阻力的是___________。
A．“探究小车速度随时间变化的规律”
B．“探究加速度与力、质量的关系”
C．“探究平抛运动的特点”
（2）小明同学做“探究小车速度随时间变化的规律”实验，闭合打点计时器电源开关前一瞬间的照片，不合理之处是___________。
（3）小红同学做了“探究加速度与力、质量的关系”实验。在得到的纸带上选7个计数点，并记录了各计数的位置（单位：），每个计数点间还有四个点，打点计时器的频率为50，则第4个计数点小车的速度___________，小车运动的加速度为___________，（保留2位有效数字）。
11．如图甲所示是“研究平抛物体的运动”的实验装置图：
（1）关于这个实验，以下说法正确的是 ___________。
A．小球释放的初始位置越高越好
B．每次小球要从同一高度由静止释放
C．实验前要用铅垂线检查坐标纸上的竖线是否竖直
D．小球在平抛运动时要靠近但不接触木板
（2）某同学实验时得到如图乙所示物体的运动轨迹，A、B、C 是运动轨迹上的三点，位置已标出，O 点不是抛出点，x 轴沿水平方向，由图中所给的数据可求出平抛运动的初速度是_______m/s，小球从抛出运动到 B 点的时间为_______s，抛出点的坐标 x=_______m，y=_______m。 （g=10m/s2）
参考答案
1．同时 不变 B
【详解】
①[1]小锤轻击弹性金属片时，通过实验可以观察到它们同时落地；
②[2]让A、B球恢复初始状态，用较大的力敲击弹性金属片，由于两球下落的竖直高度不变，则A球在空中运动的时间将不变。
③[3]由于实验中观察到两球同时落地，说明两球在竖直方向的运动规律相同，故仅能说明平抛运动竖直方向做自由落体运动。
故选B。
2．AC 2.62-2.65 AC
【详解】
（1）①[1]还需要刻度尺用来作图，弹簧秤用来测量拉力的大小，故选AC；
（1）②[2] 弹簧秤的示数为2.63N；
（2）[3]击打的力越大，A球的初速度越大，A球运动的越远；但其竖直分运动为自由落体运动，总是与B球同步的，即同时落地。故选AC。
3．将小球放在槽的末端（或木板上）看小球能否静止 BE ABD 平抛运动在水平方向上做匀速直线运动
【详解】
试题分析：（1）检查木板是否水平的检查方法是：将小球放在槽的末端（或木板上）看小球能否静止、用水平仪检查木板是否水平等方法．
（2）①在做“研究平抛物体的运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要重锤线，确保小球抛出是在竖直面内运动，还需要坐标纸，便于确定小球间的距离．故BE正确．
②当斜槽末端切线没有调整水平时，小球脱离槽口后并非做平抛运动，但在实验中，仍按平抛运动分析处理数据，所得的初速度的测量值与真实值肯定不相符，故斜槽末端切线不水平会造成误差，所以A会引起实验误差．确定Oy轴时，没有用重锤线，就不能调节斜槽末端切线水平，和A类似，所以B会引起实验误差．只要让它从同一高度、无初速开始运动，在相同的情形下，即使球与槽之间存在摩擦力，仍能保证球做平抛运动的初速度相同，因此，斜槽轨道不必要光滑，所以C不会引起实验误差．根据曲线计算平抛运动的初速度时，在曲线上取做计算的点离原点O较近，会使得长度的测量出现的相对误差较大，故会引起误差，选项D会引起误差；故选ABD．
③两小球能以相同的初速度v0同时分别从轨道M、N的末端射出．实验可观察到P其击中Q球，知P球水平方向上的运动规律与Q球相同，即平抛运动在水平方向上做匀速直线运动．
考点：研究平抛运动
【名师点睛】
该实验设计的巧妙，有创新性，使复杂问题变得更直观，因此在平抛运动的规律探究活动中不一定局限于课本实验的原理，要重视学生对实验的创新．
4．平抛运动在竖真方向上就是自由落体运动 0.6
【详解】
（1）[1]在打击金属片时，两小球同时做平抛运动与自由落体运动．结果同时落地，则说明平抛运动竖直方向是自由落体运动；
（2）[2]水平方向匀速运动，有
其中
则
解得
5．A B
【详解】
（1）[1] 根据装置图可知，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，由于两球同时落地，因此说明A、B在竖直方向运动规律是相同的，故根据实验结果可知，平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动。
故选A。
（2）[2] A做平抛运动，B做自由落体运动，运动和球的质量无关，不需要两球质量相等，要多次实验，观察现象，则应改变装置的高度，多次实验，不需测出装置距地面之间的竖直高度。
故选B。
6．小钢球 ①③④② 9.61 可以。理由见解析
【详解】
(1)[1]实验中要减小空气阻力的干扰，应选体积小、质量大的小球，故选小钢球。
(2)[2]先固定直尺，然后根据直尺位置固定手机；接着应先打开摄像，再释放小球，这样可以摄下小球下落的全程。故操作顺序为①③④②。
(3)[3]根据加速度公式得
(4)[4]可以，释放小球时手稍有晃动，小球会有一个初速度，但是在竖直方向上小球还是做匀加速直线运动，所以还是可以测量重力加速度。
7．D 0.2 2.0
【详解】
(1)[1]几次实验，无论打击力大或小，还是仪器距离地面高或低，我们总能听到A、B两球同时落地，这说明平抛运动在竖直方向是自由落体运动。故D正确，ABC错误。
故选D。
(2)①[2] O点为平抛的初始位置，P点为轨迹上一点。以O点为原点，建立坐标系，时间由竖直位移决定的，根据
得
②[3]平抛的初速度
③[4]由平抛的位移规律
，
消去t得到
将求的速度和重力加速度代入可得轨迹方程为
8．AC 0.1 2 2 0.05
【详解】
(1)[1]A．为了保证小球做平抛运动，应通过调节使斜槽末端保持水平，故A正确；
BC．为了使小球每次做平抛运动的轨迹相同，需要使小球每次从斜槽末端抛出时的速度相同，所以必须每次从斜槽上同一位置由静止释放小球，故B错误，C正确；
D．记录小球位置用的铅笔每次不必严格地等距离下降，故D错误；
E．将球的位置记录在纸上后，取下纸，将点连成平滑的曲线，故E错误。
故选AC。
(2)[2]由题图可知，A、B和B、C间的水平距离相等，由于小球在水平方向上做匀速直线运动，所以A、B和B、C间的运动时间相等，均设为T。小球在竖直方向上做自由落体运动，根据运动学公式有
解得T=0.1s。
[3]小球做平抛运动的初速度大小为
(3)[4]小球运动到B点时的竖直分速度大小为
[5]小球从抛出到运动至B点所需的时间为
t==0.2s
竖直位移大小为
y=gt2=0.2m
所以抛出点在A点上方的高度为
h=y-yB=0.05m
9．A 平抛运动在水平方向上做匀速直线运动 0.1 1.47 2.94
【详解】
解：（１）[1] 如图甲所示的演示实验中，小锤击打弹性金属片，B球水平抛出，同时A球被松开，做自由落体运动，A、B两球同时落地，说明B球在竖直方向上的运动规律与A球相同，即平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，A正确，BCD错误。
故选A。
（２）[2]如图乙所示，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，观察到两球在水平面相遇，这说明平抛运动在水平方向上做匀速直线运动。
（３）[3]由图丙可知，小球在竖直方向上有
Δh=5L 3L=gT2
解得
照相机拍摄时每隔0.1s曝光一次。
[4]小球在水平方向有
Δx=v0T=3L
[5]小球在B点时竖直方向的分速度
所以小球在C点时竖直方向的分速度
10．B 小车离打点计时器过远
【详解】
(1)[1]A．探究小车速度随时间变化的规律的实验中，只要能通过纸带测出小车的加速度即可，是否有受到阻力及阻力大小无关，A错误；
B．探究加速度与力、质量的关系实验中，为了方便测量合力，需先平衡摩擦力，B正确；
C．探究平抛运动的特点实验中，只需每次从同一位置静止释放小球，则小球每次抛出时速度大小相同，C错误。
故选B。
(2)[2]闭合打点计时器电源开关前一瞬间的照片，不合理之处是小车离打点计时器过远。
(3)[3]由题意可知，两计数点间时间间隔为T=0.1s，第4个计数点小车的速度
[4]由逐差法可得，小车运动的加速度为
11．BCD 4 0.4 -0.8 -0.2
【详解】
（1）[1]A.小球释放的初始位置并不是越高越高，释放的位置如果过高，会使抛物线轨迹开口过大，需要更宽的木板及坐标纸，不宜进行轨迹的绘制以及数据处理，所以释放位置的高度适宜即可，故A错误；
B．为了使小球每次抛出时速度大小相等，每次应使小球从同一高度由静止释放，故B正确；
C．本实验中探究的是平抛运动的水平分运动与竖直分运动规律，所以实验前要用铅垂线检查坐标纸上的竖线是否竖直，故C正确；
D．小球在平抛运动时要靠近但不接触木板，若接触木板，小球会受到木板的摩擦力作用，使其不再做平抛运动，故D正确。
故选BCD。
（2）[2]小球在水平方向做匀速直线运动，由题图乙可知相邻两点间的水平距离相等，所以相邻两点间运动的时间间隔相等，设为T，小球在竖直方向上做自由落体运动，根据运动学规律有
解得T=0.1s，故平抛运动的初速度为
[3]小球在B点的竖直分速度大小为
根据运动学公式可得小球从抛出运动到B点的时间为
[4][5]小球从抛出运动到B点的水平位移大小为
竖直位移大小为
故抛出点的横坐标为
x=0.8m-1.6m=-0.8m
纵坐标为
y=0.6m-0.8m=-0.2m