1.3探究平抛运动的特点 课时练（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 课时练（解析版）
1．在“研究平抛物体的运动”的实验时，斜槽是否光滑对实验结果是否有影响____．（填“有”、“没有”．）平抛物体的运动规律可以概括为两点：①水平方向作匀速运动，②竖直方向作自由落体运动．为了研究平抛物体的运动，可做下面的实验：如图所示，用小锤打击弹性金属片，A球就水平飞出，同时B球被松开，做自由落体运动，我们将观察到_________；这个试验说明___________________________．
2．在“探究平抛运动的特点”的实验中，可以描绘平抛运动轨迹和求物体做平抛运动的初速度。
（1）下列器材中必需的测量仪器是___________ 。
A．刻度尺B．秒表C．天平
（2）图中为什么斜槽底端要保持水平？答：___________。
（3）让小球多次从___________（选填“同一”或者“不同”）位置由静止滚下，记下小球穿过卡片孔的一系列位置。取下白纸，以O为原点，以过O点的竖直线、水平线分别为y、x轴建立坐标系，以平滑曲线描出平抛轨迹。
（4）在探究平抛运动的特点时，下列说法中正确的是___________（填选项前的字母）。
A．应使用密度大、体积小的小球
B．必须测出平抛小球的质量
C．不需要使木板平面与小球下落的竖直平面平行
（5）若小球的水平初速度为v0，小球落到某点时水平位移为x，竖直位移为y，求小球在这一点的速度表达式v=___________。
3．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两球运动线路相同
B．A、B两球同时落地
C．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在水平方向做匀加速运动
B．小球B在竖直方向做匀加速运动
C．小球A与B在竖直方向运动规律相同
4．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，使球水平飞出，同时球被松开。
（1）他观察到的现象是：小球A、B______（填“同时”或“不同时”）落地：让A、B球恢复初始状态，用较大的力敲击弹性金属片，球在空中运动的时间将______（填“变长”、“不变”或“变短”）；
（2）关于该实验，下列说法正确的有______。
A．所用两球的质量必须相等
B．只做一次实验发现两球同时落地，即可以得到实验结论
C．应改变装置的高度多次实验
D．本实验也能说明球在水平方向上做匀速直线运动
5．图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图
（1）实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线水平，每次让小球从同一位置由静止释放，是为了使每次小球平抛的______相同．
（2）图乙是正确实验取得的数据，其中O为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为______m/s（g取）
（3）在“研究平抛运动”的实验中，安装实验装置时，斜槽末端的切线必须水平，这样做的目的是_________。
A．保证小球飞出时，速度既不太大，也不太小
B．保证小球飞出时，初速度水平
C．保证小球在空中运动的时间每次都相等
D．保证小球运动的轨迹是一条抛物线
6．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球的运动线路不同，B球的运动线路相同
B．A、B两球运动线路均相同
C．A、B两球同时落地
D．力越大，A、B两球落地时间间隔越大
（2）用频闪照相的方法研究A、B两球的运动，如图2是它们运动过程的频闪照片，仅从照片上看，相邻竖直线之间的距离相等，相邻水平线之间的距离不相等，据此，可以认为______
A．小球在水平方向做匀速运动
B．小球在水平方向做匀加速运动
C．小球在竖直方向做匀速运动
D．小球在竖直方向做匀加速运动．
7．用如图甲所示装置研究平抛运动，两相同的斜槽固定在同一竖直面内，它们的轨道末端水平，下方的斜槽末端与光滑水平轨道平滑连接。把两个相同小球，均从斜槽的顶端由静止同时释放，观察到两小球恰好在水平轨道相遇，这说明平抛运动在水平方向上的分运动是_______；
用如图乙所示的装置研究平抛运动时，小球2与斜槽末端在同一水平线上，将小球1从斜槽某处释放，当它到达斜槽末端时触发接收器，小球2被释放。观察到两小球恰好在小球2初位置的正下方相遇，这说明平抛运动在竖直方向上的分运动是_______。
8．（1）如图所示是用频闪照相研究平抛运动时拍下的两小球同时开始运动的照片。无初速释放，水平抛出。通过观察发现，尽管两个小球在水平方向上的运动不同，但是它们在竖直方向上总是处在同一高度。该实验现象说明了球开始运动后______；
A．水平方向的分运动是匀速直线运动
B．水平方向的分运动是匀加速直线运动
C．竖直方向的分运动是匀速直线运动
D．竖直方向的分运动是自由落体运动
（2）如图所示为一小球做平抛运动的闪光照相照片的一部分，图中背景方格的边长均为。如果取，那么：
①闪光频率是______；
②小球运动中水平分速度的大小是______m/s；
③到达处时速度的大小是______m/s。
9．平抛运动的轨迹是曲线，比直线运动复杂。我们可以按照把复杂的曲线运动分解为两个相对简单的直线运动的思路，分别研究物体在竖直方向和水平方向的运动特点。
（1）如图1所示，用小锤打击弹性金属片，A球沿水平方向抛出，同时B球由静止自由下落，可观察到两小球同时落地；改变小球距地面的高度和打击的力度，多次实验，都能观察到两小球同时落地。根据实验，______（选填“能”或“不能”）判断出A球在竖直方向做自由落体运动；______（选填“能”或“不能”）判断出A球在水平方向做匀速直线运动。
（2）如图2所示，将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PO滑下后从O点飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。
①为了保证钢球从O点飞出的初速度是一定的，下列实验条件必须满足的是______。
A．斜槽轨道光滑
B．斜槽轨道末段水平
C．每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球
②某同学通过实验，得到了钢球做平抛运动的轨迹，如图3中的曲线OP所示。以O点为坐标原点，水平方向为x轴、竖直方向为y轴建立坐标系。已知小球在y方向的分运动是自由落体运动，他猜想小球在x方向的分运动是匀速直线运动。请你根据图3，简要说明如何验证该同学的猜想_________________。
③另一位同学做实验时，忘记了标记平抛运动的抛出点O，只记录了A、B、C三点，于是就取A点为坐标原点，建立了如图4所示的坐标系。平抛轨迹上的这三点坐标值图中已标出。根据图中数据判断，A点______（填“是”或“不是”）平抛运动的抛出点。小球平抛的初速度为_____m/s，小球抛出点的坐标为（____cm ，_____cm）。（取，计算结果均保留两位有效数字）。
10．如图是研究平抛运动的实验装置示意图．在竖直平面内固定有圆弧形轨道，小球A沿轨道滚下离开轨道末端时撞开轻质接触式开关S，导致被电磁铁吸住的小球B开始自由下落．实验前，保证轨道末端水平，并使小球B的初始高度与小球A被抛出时高度一致，均为H．
（1）通过观察A、B两小球是否同时落地，可以研究小球A在竖直方向的运动规律，为了获得令人信服的证据，下列说法正确的是（_______）
A．有必要在其他条件不变的情况下，改变高度H，多次重复实验
B．有必要在其他条件不变的情况下，改变小球A在轨道上被释放的初始位置，多次重复实验
C．必须选用非常光滑的轨道，多次重复实验
（2）在得到平抛运动在竖直方向运动的规律后，继续利用该装置研究平抛运动在水平方向的运动规律．具体操作如下：保持其他条件不变，在轨道末端距离地面分别为H、4H、9H位置进行实验，分别测量小球A抛出点与落地点的水平距离x1、x2、x3，若三个距离满足关系：x1: x2:x3=________________，则可初步判断平抛物体在水平方向的分运动为匀速直线运动．
11．某同学设计了如图的实验：将两个完全相同的倾斜滑道平行固定在同一竖直平面内，最下端水平，滑道2与光滑水平板平滑连接．把两个相同的小钢球，从滑道的相同位置静止开始同时释放，则他将观察到的现象是__________，这说明_______________．
12．某学习小组用实验探究“平抛运动规律”。
（1）在图1中用小锤敲击铁片，观察到、两个小球同时落地，则说明平抛运动在竖直方向上为________运动。
（2）在图2中同时断电后、两个小球同时沿着斜槽滚下，观察到、两个小球撞在一起，则说明平抛运动在________________方向上为________________运动。
参考答案
1．没有； A、B两个小球同时落地； 小球A竖直方向上做自由落体运动．
【解析】
为了保证小球的初速度相等，每次从斜槽的同一位置由静止释放小球，斜槽是否光滑对实验结果没有影响；
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A、B两个小球同时落地，说明小球A竖直方向上做自由落体运动；
故答案为没有，A、B两个小球同时落地，小球A竖直方向上做自由落体运动．
2．A 因为平抛运动的初速度方向是沿水平方向 同一 A
【详解】
（1）[1]AB．探究平抛运动的实验中需要测量小球的速度，原则上需要获取小球运动位移和时间两项数据，但由于小球运动时间很短，用秒表测量其某一段运动的时间误差很大，不可取，所以我们需要根据小球运动的位移和运动学规律来间接获取速度数据，故刻度尺是必需的测量仪器，故A正确，B错误；
C.．本实验研究的是运动学规律，不是动力学规律，因此不用测量小球的质量，不需要天平，故C错误。
故选A。
（2）[2]因为平抛运动的初速度方向是沿水平方向。
（3）[3]为了使小球每次从斜槽底端抛出时的速度相等，需让小球多次从同一位置由静止滚下。
（4）[4]A．为了尽量减小小球运动过程中所受空气阻力的影响，应使用密度大、体积小的小球，故A正确；
B．本实验研究的是运动学规律，不是动力学规律，因此不用测量小球的质量，故B错误；
C．本实验中小球每次的运动轨迹相同，都在同一竖直平面内，所以需要使木板平面与小球下落的竖直平面平行，从而使所描绘的轨迹反映小球真实的运动，故C错误。
故选A。
（5）[5]小球运动到该点所用时间为
小球在该点的竖直分速度大小为
故小球在该点的速度表达式为
3．B BC
【详解】
(1)[1]A．用力打击弹簧金属片，A球做自由落体运动，B球做平抛运动，打击的力度不同，则B球平抛运动的初速度不同，则B球的运动线路不同，A球的运动线路相同，故A错误；
BC．平抛运动的时间与初速度无关，竖直方向上的运动规律与自由落体运动规律相同，则两球同时落地，故B正确，C错误。
故选B。
(2)[2] 改变高度，仍看到相同现象说明小球A与B在竖直方向运动规律相同，故BC正确，A错误。
故选BC。
4．同时 不变 C
【详解】
（1）[1][2]他观察到的现象是：小球A、B同时落地：让A、B球恢复初始状态，用较大的力敲击弹性金属片，球在空中运动的时间将不变；
（2）[3]A．所用两球的质量不一定必须相等，选项A错误；
B．要进行多次试验进行观察现象，最后才能得到实验结论，选项B错误；
C．应改变装置的高度多次实验，选项C正确；
D．本实验只能说明A球在竖直方向做自由落体运动，不能说明球在水平方向上做匀速直线运动，选项D错误。
故选C。
5．初速度 1.6 B
【详解】
（1）[1]这样做就是使小球平抛的初速度相同，保证小球每次平抛的轨迹都是相同的，因此在操作中要求每次小球能从同一位置静止释放。
（2）[2] O为抛出点， 在竖直方向上，根据
则下降的时间
初速度为
。
（3）[3]平抛运动的初速度一定要水平，因此安装斜槽轨道时要注意槽口末端要水平目的就是保证小球飞出时初速度水平。
故选B。
6．AC A
【详解】
（1）[1]A做平抛运动，B做自由落体运动，用不同的力打击弹簧金属片，可以观察到A球的运动线路不同，B球的运动线路相同，A、B两球同时落地，所以选AC；
（2）[2]相邻竖直线之间的距离相等说明平抛在水平方向上做匀速直线运动，选项A正确。
7．匀速直线运动 自由落体运动
【详解】
[1]两小球恰好在水平轨道相遇，这说明两球在水平方向的运动相同，说明平抛运动在水平方向上的分运动是匀速直线运动；
[2]观察到两小球恰好在小球2初位置的正下方相遇，这说明两球在竖直方向的运动相同，即说明平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动。
8．D 10 1.5 2.5
【详解】
（1）[1]尽管两个小球在水平方向上的运动不同，但是它们在竖直方向上总是处在同一高度，该实验现象说明了B球开始运动后，不能说明水平方向的运动，但是竖直方向两物体运动情况完全相同，即竖直方向的分运动是自由落体运动，故选D。
（2）[2]根据Δy=gT2得
[3]平抛运动的初速度
[4]B点竖直方向上分速度等于AC段竖直方向上的平均速度，则
到达处时速度的大小是
9．能 不能 BC 如图所示，在曲线OP上取A、B、C、D四点，这四个点对应的坐标分别，、、，使，若，则说明钢球在x方向的分运动为匀速直线运动。 不是 1.5 -30 -20
【详解】
解；（1）[1]本实验中A球做平抛运动，B球做自由落体运动，每次实验两球都同时落地，说明A球在竖直方向的分运动是自由落体运动，因此能确定A球在竖直方向做自由落体运动。
[2]本实验中，只能确定两球同时落地，即下落时间相同，可水平方向的位移情况不清楚，所以不能确定A球在水平方向是匀速直线运动。
（2）①[3]A．斜槽轨道光滑与粗糙都可以，A错误；
B．为了使小球从O点飞出做平抛运动，斜槽轨道末端水平，B正确；
C．为使小球从O点飞出时速度不变，需要每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球，C正确。
故选BC。
②[4] 如图所示，
在曲线OP上取A、B、C、D四个点，这四个点对应的坐标分别，、、，使
若
则说明钢球在x方向的分运动为匀速直线运动。
③[5]由平抛运动的特点可知，竖直方向是自由落体运动，如果A点是抛出点，则在y轴方向的坐标值有
y1:y2=1:4
由图4数据可得
y1:y2=3:8
由此确定A点不是抛出点。
[6]由公式 y=gT2，可得
小球平抛运动的初速度是
[7]由以上计算可知，抛出点的x轴坐标是 30cm。
[8]竖直方向是自由落体运动，由以上计算可知 y=0.4m，因此抛出点在y轴上的坐标是 20cm。
10．AB 1:2:3
【详解】
（1）[1]通过观察A、B两小球是否同时落地，可以研究小球A在竖直方向的运动规律，为了获得令人信服的证据，必须排除特殊性；
A．有必要在其他条件不变的情况下，改变高度H，多次重复实验，从而能否排除高度的影响，故A正确；
B.有必要在其他条件不变的情况下，改变小球A在轨道上被释放的初始位置，多次重复实验，从而能否排除水平初速度的影响，故B正确；
C.轨道是否光滑，不影响球做平抛运动，故C错误；
（2）[2]两次实验小球从斜面同一位置无初速度释放，所以平抛运动的初速度相同，设为，小球在竖直方向上自由落体运动，则有：
解得：
解得：
解得：
若水平方向做匀速直线运动，则有：
解得：
。
11．1球恰撞上2球 平抛运动水平方向的分运动是匀速直线运动
【解析】
钢球从斜面的同一高度由静止同时释放，球2离开斜面后做匀速直线运动，球1做平抛运动，水平方向速度相同，观察到的现象是球1落到光滑水平板上并恰撞上2球，进一步说明平抛运动水平方向的分运动是匀速直线运动．
点睛：本题研究平抛运动在水平方向分运动的情况，采用比较法，考查对实验原理和方法的理解能力．
12．自由落体运动 水平方向 匀速直线运动
【详解】
（1）[1]因为图1中用小锤敲击铁片，观察到、两个小球同时落地，则说明平抛运动在竖直方向为自由落体运动；
（2）[2][3]因为图2中同时断电后、两个小球同时沿着斜槽滚下，观察到、两个小球撞在一起，这说明平抛运动在水平方向为匀速直线运动。