1.3探究平抛运动的特点 同步作业（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 同步作业（解析版）
1．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．
2．在研究平抛物体的运动时，可做下面的实验：如图所示，用小锤打击弹性金属片，A球就沿水平飞出，做平抛运动．同时B球被松开，做自由落体运动．实验表明，越用力打击金属片，A球的水平速度也越大，它飞行的水平距离就越远．但A、B两球总是同时落到地面．这个实验说明，做平抛运动的A球在竖直方向上做________________运动．
3．用如图所示的装置研究平抛运动，用小锤打击弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，同时B球被松开，自由下落．A、B两球同时开始运动，观察到两球_______落地（填“同时”或“不同时”）；改变打击的力度，重复这个实验，观察到两球_______落地（填“同时”或“不同时”）．
4．两个同学根据不同的实验条件，进行了探究平抛运动规律的实验：
（1）甲同学采用如图甲所示的装置．用小锤击打弹性金属片，金属片把A球沿水平方向弹出，同时B球被松开自由下落，观察到两球同时落地，改变小锤打击的力度，即改变A球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明__________．
A．平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动
B．平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动
（2）乙同学采用如图乙所示的位置．两个相同的弧形轨道M、N，分别用于发射小铁球P、Q，其中N的末端可看作与光滑的水平板相切，两轨道上端分别装有电磁铁C、D；调节电磁铁C、D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同时分别从轨道M、N的末端射出，实验可观察到P球击中Q球．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_________________．
A．平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动
B．平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动
5．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_______。
6．某学习小组的同学根据不同的实验条件，进行了“探究平抛运动规律”的实验：
（1）甲同学采用如图甲所示的装置。用小锤击打弹性金属片，金属片把A球沿水平方向弹出，同时B球被松开，自由下落，观察到两球同时落地，改变小锤击打的力度，即改变A球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明____________。
（2）乙同学采用如图乙所示的装置。两个相同的弧形轨道M、N，分别用于发射小铁球P、Q，其中N的末端可看做与光滑的水平板相切，两轨道上端分别装有电磁铁C、D；调节电磁铁C、D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，使两小球能同时以相同的初速度v0分别从轨道M、N的下端射出。实验可观察到两小球在水平面上的某位置相撞。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____________________。
7．在《球形物体空气阻力大小与速率关系的研究》中以气球为实验对象，并保持同一气球的体积不变，探究球形物体在空气中运动时空气阻力的大小跟速率的定量关系。
如果气球下落时的空气阻力恰好等于重力，气球将做匀速运动。根据这个道理，可以测量气球所受空气阻力的大小。气球的速率可以用数码相机测量。在气球下落轨迹旁边固定一把刻度尺，用数码相机拍摄气球运动的视频，得到分帧照片，根据相邻照片气球的位置间隔可以判断气球是否在做匀速运动，由分帧照片的周期和气球位置在刻度尺上的具体读数就可以计算气球的速率，如图研-1，在气球的气嘴上绑定一根硬铁丝，下面悬吊一个重物，使气球下落时能大致保持竖直方向，以保证能用刻度尺测量到重物的位置。测出气球连同铁丝和重物所受的总重力G。之后，请一名同学在刻度尺的上方释放气球，另一名同学用数码相机在刻度尺前拍摄气球下落的视频，并得到分帧照片。在确认相邻两帧照片之间重物下落的距离基本相等的情况下，读出某帧照片上重物位置在刻度尺上的读数为l0（图研-1甲），再经过n帧照片后的读数为ln（图研-1乙），则可以得到相邻两帧照片之间重物下落位移的平均值为l＝ ___________。
把上述实验中气球和重物所受的总重力G和相邻两帧照片之间重物下落的位移l作为实验的第1组数据填在表格中。改变重物的质量，仍然用原气球重复实验，得到各组不同的G和l的数据，填在同一表格中。以气球所受空气阻力Ff为纵坐标轴，以气球匀速运动的速率v为横坐标,设相邻两帧照片时间间隔为T(单位为秒）请用描点法在Ff-v坐标系中描绘出Ff和v函数图像___________，认真观察分析图像，由此得出气球在空气中运动时所受空气阻力大小跟它运动的速率存在怎么样关系？______________________。
8．做平抛运动的物体的运动规律可以用如图所示的实验形象描述．
（1）小球从坐标原点O水平抛出，做平抛运动．两束光分别沿着与坐标轴平行的方向照射小球，在两个坐标轴上留下了小球的两个影子．影子1做_______运动，影子2做_______运动．
（2）如若在O点放一点光源S，同时在x轴上某位置固定上一平行于y轴的足够大光屏，则当小球自O点平抛过程中在光屏上的影子做_______运动．
（3）如图a是研究小球在斜面上平抛运动的实验装置，每次将小球从弧型轨道同一位置静止释放，并逐渐改变斜面与水平地面之间的夹角θ，获得不同的水平射程x，最后作出了如图b所示的x-tanθ图象，g=10m/s2．则：由图b可知，小球在斜面顶端水平抛出时的初速度v0 = _______m/s．
9．小明用如图甲所示的装置“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“先后”）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______（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；
(4)然后小明用图乙所示方法记录平抛运动的轨迹，由于没有记录抛出点，如图丙所示，数据处理时选择A点为坐标原点（0，0），结合试验中重锤方向确定坐标系，丙图中小方格的边长均为0.05m，g取10m/s2，则小球运动中水平分速度的大小为______m/s。
参考答案
1．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。
2．自由落体
【详解】
用小锤打击弹性金属片，A球就水平飞出，做平抛运动，同时B球被松开，由于B球仅受重力，初速度为零，在竖直方向做自由落体运动，由于两球落到地面的时间相等，可知平抛运动在竖直方向上做自由落体运动。
3．同时 同时
【详解】
[1][2]由于两球同时运动，A球做平抛运动，B球自由落体运动，发现每次两球都同时落地，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。
4．B; A;
【解析】
（1）金属片把A球沿水平方向弹出，同时B球被松开自由下落，两球同时落地，改变A球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，知A球竖直方向上的运动规律与B球相同，即平抛运动的竖直方向上做自由落体运动；故选B．
（2）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．实验可观察到两球将相碰，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；故选A．
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．
5．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。
6．平抛运动的竖直方向为自由落体运动 平抛运动的水平方向为匀速直线运动
【详解】
（1）[1]通过对照实验，说明两球的运动具有等时性，由此说明做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动。
（2）[2]两球在光滑水平板上相遇，水平方向运动情况相同，说明平抛运动的水平分运动是匀速直线运动。
7．l ＝ 成正比
【详解】
(1)[1]重物下落的距离为
相邻两帧照片之间重物下落位移的平均值为
(2)[2]当气球匀速运动时有
匀速的速度为
所以重物的重力与相邻两两帧下落的距离的关系，即为Ff和v函数图像，如图
(3)[3]由图可知，气球在空气中运动时所受空气阻力大小跟它运动的速率成正比。
8．匀速 匀加速（或自由落体） 匀速 1
【详解】
（1）因为平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，所以影子1做匀速运动，在竖直方向上做自由落体运动，所以影子2做自由落体运动．
（2）设小球平抛运动的初速度为v，t时间内下落的高度为h，O点与屏间的距离为l，屏上影子在t时间移动的位移为x．
根据图示，由数学知识可得：，又 h=gt2，联立解得 x=t；即影子的位移与时间成正比，所以当小球自O点平抛过程中在光屏上的影子做匀速直线运动.
（3）物体在竖直方向上有：y=gt2
水平方向上x=vt
=tanθ；
联立解得：x=tanθ；
由图可知=0.2
解得：v=1.0m/s；
点睛：解决本题时要明确平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律，关键在于确定影子位移的表达式后分析讨论．
9．同时 不变 初速度 自由落体 1.5
【详解】
(1)[1]他观察到的现象是：小球A、B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，A球在空中运动的时间不变；
(3)[3][4]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运动；
(4)[5]根据得
解得
小球运动中水平分速度的大小为