5.3实验：探究平抛运动的特点（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 5.3实验：探究平抛运动的特点（Word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 221.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-09 09:52:42 | ||
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文档简介
人教版必修二5.3实验：探究平抛运动的特点
一、填空题（共2小题；共6分）
1. 抛体运动：以一定的速度将物体抛出，在空气阻力 的情况下，物体只受 作用的运动。
2. 平抛运动：初速度沿 方向的抛体运动。
二、解答题（共1小题；共13分）
3. 平抛运动的特点：
（1）初速度沿 方向；
（2）只受 作用。
三、实验题（共7小题；共74分）
4. 实验：探究平抛运动的特点
实验思路：
（）基本思路：根据运动的分解，把平抛运动分解为不同方向上两个相对简单的直线运动，分别研究物体在这两个方向的运动特点。
（）平抛运动的分解：可以尝试将平抛运动分解为水平方向的分运动和竖直方向的分运动。
进行实验：
方案一：频闪照相（或录制视频）的方法
（）通过频闪照相（或视频录制），获得小球做平抛运动时的频闪照片（如图所示）；
（）以抛出点为原点，建立直角坐标系；
（）通过频闪照片描出物体经过相等时间间隔所到达的位置；
（）测量出经过 ，，， 时间内小球做平抛运动的水平位移和竖直位移，并填入表格；
（）分析数据得出小球水平分运动和竖直分运动的特点。
方案二：分别研究水平和竖直方向分运动规律
（1）步骤 ：探究平抛运动竖直分运动的特点
① 如图所示，用小锤击打弹性金属片后， 球做 运动；同时 球被释放，做 运动。观察两球的运动轨迹，听它们落地的声音。
② 改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，即改变 球的初速度，发现两球 ，说明平抛运动在竖直方向的分运动为 。
（2）步骤 ：探究平抛运动水平分运动的特点
① 装置和实验
（）如图所示，安装实验装置，使斜槽 末端 ，使固定的背板竖直，并将一张白纸和复写纸固定在背板上， 为水平装置的可上下调节的向背板倾斜的挡板。
（）让钢球从斜槽上某一高度滚下，从末端飞出后做平抛运动，使小球的轨迹与背板平行。钢球落到倾斜的挡板 上，挤压复写纸，在白纸上留下印迹。
（）上下调节挡板 ，进行多次实验，每次使钢球从斜槽上 （选填“同一”或“不同”）位置由静止滚下，在白纸上记录钢球所经过的多个位置。
（）以斜槽水平末端端口处小球球心在木板上的投影点为坐标原点 ，过 点画出竖直的 轴和水平的 轴。
（）取下坐标纸，用平滑的曲线把这些印迹连接起来，得到钢球做平抛运动的轨迹。
（）根据钢球在竖直方向是自由落体运动的特点，在轨迹上取竖直位移为 、 、 的点，即各点之间的时间 ，测量这些点之间的水平位移，确定水平方向分运动特点。
（）结论：平抛运动在相等时间内水平方向 ，平抛运动水平方向为 。
② 注意事项：
（）实验中必须调整斜槽末端的切线 （将小球放在斜槽末端水平部分，若小球 ，则斜槽末端水平）。
（）背板必须处于 面内，固定时要用铅垂线检查坐标纸竖线是否 。
（）小球每次必须从斜槽上 由静止释放。
（）坐标原点不是槽口的端点，应是小球出槽口时钢球 在木板上的投影点。
（）小球开始滚下的位置高度要适中，以使小球做平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜。
5. 在探究平抛运动的特点时，可以选用如图中两种装置进行研究。
（1）图甲的实验现象是 。该现象说明平抛运动的 。
（2）图乙是实验室內研究平抛运动的装置。为了保证钢球每次抛出后在空中做平抛运动的轨迹是一定的，每次释放时都使钢球在弧形槽上 位置由 滚下。
6. 如图所示是采用频闪照相的方法拍摄到的“小球做平抛运动”的照片。背景标尺每小格边长均为 ，则：
（1）由图可知，小球在水平方向做 运动，理由是 。
（2）拍摄时每 曝光一次，平抛运动的初速度为 。（取重力加速度 ）
7. 在做“探究平抛运动的特点”的实验中，为了确定小球不同时刻在空中所通过的位置，实验时用了如图所示的装置。先将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸。将该木板竖直立于水平地面上，使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞到木板并在白纸上留下痕迹 ；将木板向远离槽口平移距离 ，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞在木板上得到痕迹 ；将木板再向远离槽口平移距离 ，小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，得到痕迹 。若测得木板每次移动距离 ， 、 间距离 ， 、 间距离 。请回答以下问题：（）
（1）为什么每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放
（2）每次把木板移动相同的水平距离，原因是： 。
（3）根据以上直接测量的物理量求得小球初速度的表达式为 。（用题中所给字母表示）
（4）小球初速度的值为 。
8. 回答下列问题：
（1）在做“探究平抛运动的特点”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹，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必须不同
C.每次必须由静止释放小球
D.记录小球位置用的木条（或凹槽）每次必须严格地等距离下降
E.小球运动时不应与木板上的白纸（或方格纸）相接触
F.将小球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线
（2）在“研究平抛运动”的实验中，让小球多次从斜槽上滚下，在白纸上依次记下小球的位置，同学甲和同学乙得到的记录纸分别如图甲、乙所示，从图中明显看出甲的实验错误是 ，乙的实验错误是 。
9. 用如图所示的装置探究平抛运动的特点，在一块竖直放置的背景板上固定两个弧形轨道 、 ，用于发射小铁球，从轨道 射出的小铁球做平抛运动，从轨道 射出的小铁球做匀速直线运动。板上还装有三个电磁铁 、 、 ，其中电磁铁 、 可分别沿轨道 、 移动。在轨道 出口处有一个碰撞开关 ，用以控制电磁铁 的电源的通断，电磁铁 可以沿水平杆 移动，当它吸上小铁球时，该小铁球的中心与从轨道 末端射出的小铁球的中心在同一水平线上。
（1）实验中，轨道 末端的切线必须是水平的，这样做的目的是 ；
A.保证小铁球飞出时，速度既不太大，也不太小
B.保证小铁球飞出时，初速度水平
C.保证小铁球在空中运动的时间每次都相等
D.保证小铁球运动的轨迹是一条抛物线
（2）若轨道 、 出口方向平行但略向下倾斜，将小铁球 从某高度静止释放，小铁球落在轨道 的 点，将电磁铁 移至 点正上方，将小铁球 和小铁球 同时释放，先到达 点的是 ；
（3）若轨道 、 出口均水平，调节小铁球 的水平位置多次实验，发现小铁球 和小铁球 总是在空中相碰，则说明小铁球 在竖直方向上做 运动。
10. 请回答下列问题：
（1）平抛物体的运动规律可以概括为两点：①水平方向做匀速运动，②竖直方向做自由落体运动。为了研究平抛物体的运动，可做下面的实验：如图甲所示，用小锤打击弹性金属片， 球就水平飞出，同时 球被松开，做自由落体运动，两球同时落到地面，改变高度，重复实验，观察到相同现象，这个实验 。
A.只能说明上述规律中的第①条
B.只能说明上述规律中的第②条
C.不能说明上述规律中的任何一条
D.能同时说明上述两条规律
（2）在做研究平抛运动的实验时，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。如图乙所示是用一张印有小方格的纸记录的轨迹，小方格的边长为 ，小球在平抛运动途中的几个位置如图乙中的 、 、 、 所示，则由图乙可知小球从 运动到 和从 运动到 的时间是 （选填“相等”或“不相等”）的，小球从 运动到 的时间 ，小球做平抛运动的初速度为 （用 、 表示）。
答案
第一部分
1. 可以忽略；重力
2. 水平
第二部分
3. （1） 水平
（2） 重力
第三部分
4. （1） ① 平抛；自由落体
② 总是同时落地；自由落体运动
（2） ① 水平；同一；间隔相等；位移相等；匀速直线运动
② 水平；静止；竖直；竖直；同一位置；球心
5. （1） 两小球总是同时落地；竖直分运动是自由落体运动
【解析】题图甲装置用来研究平拋物体在竖直方向的运动规律，观察实验发现两小球总是同时落地，可知做平拋运动的物体在竖直方向上做自由落体运动。
（2） 同一；静止
【解析】题图乙是实验室内研究平拋运动的装置，为了保证钢球每次拋出后在空中做乎抛运动的轨迹是一定的，每次释放时都应使钢球在弧形槽上同一位置由静止滚下，保证其做平拋运动的初速度相同，从而保证轨迹是一定的。
6. （1） 匀速直线；在水平方向上相等时间内通过相等的位移
（2） ；
【解析】设每次曝光时问间隔为 ，在竖直方向，根据公式 ，可知 ，则 ；小球在水平方向做匀速直线运动，则 。
7. （1） 为了确保小球每次拋出的轨迹相同，应该使抛出时的初速度相同，因此每次都应使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放。
（2） 因为小球水平方向做匀速直线运动，由 知，若 相同，则时间 相等
（3）
【解析】在竖直方向上：，，
水平方向上：，初速度：。
（4）
【解析】代入数据解得：。
8. （1） ACE
【解析】通过调节使斜槽的末端保持水平，可以确保初速度水平，每次释放小球的位置必须相同且由静止释放，这样才能保证初速度相同，记录距离大致均匀，便于描轨迹即可，小球运动时不与木板上的白纸（或方格纸）相接触，防止影响运动轨迹，最后应将点用平滑的曲线相连，故选A、C、E。
（2） 斜槽末端不水平；每次由静止释放小球的位置不同
【解析】用平滑曲线描绘出小球的运动轨迹，不难看出题图甲中小球的初速度明显不沿水平方向，故可推知斜槽末端不水平。题图乙中描绘的点零乱，难以形成一条平滑曲线，可推知初速度不是每次都相同，即毎次由静止释放小球的位置不同。
9. （1） B
【解析】平抛运动的初速度沿水平方向，故为了保证小铁球飞出时初速度水平，实验中，轨道 末端的切线必须是水平的，B正确。
（2） 小铁球
【解析】由于轨道 出口向下倾斜，则射出后，小铁球 有竖直方向上的初速度，并且与小铁球 下降的高度相同，而小铁球 竖直方向上的初速度为零，故小铁球 先到达 点。
（3） 自由落体
【解析】发现小铁球 和小铁球 总是在空中相碰，说明两者在竖直方向上的运动性质相同，故说明小铁球 在竖直方向上做自由落体运动。
10. （1） B
【解析】该实验中两小球是同时落地的，能说明 球在竖直方向的分运动与 球的运动完全相同，选项B正确。
（2） 相等；；
【解析】小球做平抛运动，水平方向的分运动是匀速直线运动，由题图乙可知，小球从 到 与从 到 的水平位移相等，因此时间相等，在竖直方向上，位移的增量满足关系 ，则小球从 运动到 的时间为 ，水平位移 ，结合前式可得 。
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一、填空题（共2小题；共6分）
1. 抛体运动：以一定的速度将物体抛出，在空气阻力 的情况下，物体只受 作用的运动。
2. 平抛运动：初速度沿 方向的抛体运动。
二、解答题（共1小题；共13分）
3. 平抛运动的特点：
（1）初速度沿 方向；
（2）只受 作用。
三、实验题（共7小题；共74分）
4. 实验：探究平抛运动的特点
实验思路：
（）基本思路：根据运动的分解，把平抛运动分解为不同方向上两个相对简单的直线运动，分别研究物体在这两个方向的运动特点。
（）平抛运动的分解：可以尝试将平抛运动分解为水平方向的分运动和竖直方向的分运动。
进行实验：
方案一：频闪照相（或录制视频）的方法
（）通过频闪照相（或视频录制），获得小球做平抛运动时的频闪照片（如图所示）；
（）以抛出点为原点，建立直角坐标系；
（）通过频闪照片描出物体经过相等时间间隔所到达的位置；
（）测量出经过 ，，， 时间内小球做平抛运动的水平位移和竖直位移，并填入表格；
（）分析数据得出小球水平分运动和竖直分运动的特点。
方案二：分别研究水平和竖直方向分运动规律
（1）步骤 ：探究平抛运动竖直分运动的特点
① 如图所示，用小锤击打弹性金属片后， 球做 运动；同时 球被释放，做 运动。观察两球的运动轨迹，听它们落地的声音。
② 改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，即改变 球的初速度，发现两球 ，说明平抛运动在竖直方向的分运动为 。
（2）步骤 ：探究平抛运动水平分运动的特点
① 装置和实验
（）如图所示，安装实验装置，使斜槽 末端 ，使固定的背板竖直，并将一张白纸和复写纸固定在背板上， 为水平装置的可上下调节的向背板倾斜的挡板。
（）让钢球从斜槽上某一高度滚下，从末端飞出后做平抛运动，使小球的轨迹与背板平行。钢球落到倾斜的挡板 上，挤压复写纸，在白纸上留下印迹。
（）上下调节挡板 ，进行多次实验，每次使钢球从斜槽上 （选填“同一”或“不同”）位置由静止滚下，在白纸上记录钢球所经过的多个位置。
（）以斜槽水平末端端口处小球球心在木板上的投影点为坐标原点 ，过 点画出竖直的 轴和水平的 轴。
（）取下坐标纸，用平滑的曲线把这些印迹连接起来，得到钢球做平抛运动的轨迹。
（）根据钢球在竖直方向是自由落体运动的特点，在轨迹上取竖直位移为 、 、 的点，即各点之间的时间 ，测量这些点之间的水平位移，确定水平方向分运动特点。
（）结论：平抛运动在相等时间内水平方向 ，平抛运动水平方向为 。
② 注意事项：
（）实验中必须调整斜槽末端的切线 （将小球放在斜槽末端水平部分，若小球 ，则斜槽末端水平）。
（）背板必须处于 面内，固定时要用铅垂线检查坐标纸竖线是否 。
（）小球每次必须从斜槽上 由静止释放。
（）坐标原点不是槽口的端点，应是小球出槽口时钢球 在木板上的投影点。
（）小球开始滚下的位置高度要适中，以使小球做平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜。
5. 在探究平抛运动的特点时，可以选用如图中两种装置进行研究。
（1）图甲的实验现象是 。该现象说明平抛运动的 。
（2）图乙是实验室內研究平抛运动的装置。为了保证钢球每次抛出后在空中做平抛运动的轨迹是一定的，每次释放时都使钢球在弧形槽上 位置由 滚下。
6. 如图所示是采用频闪照相的方法拍摄到的“小球做平抛运动”的照片。背景标尺每小格边长均为 ，则：
（1）由图可知，小球在水平方向做 运动，理由是 。
（2）拍摄时每 曝光一次，平抛运动的初速度为 。（取重力加速度 ）
7. 在做“探究平抛运动的特点”的实验中，为了确定小球不同时刻在空中所通过的位置，实验时用了如图所示的装置。先将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸。将该木板竖直立于水平地面上，使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞到木板并在白纸上留下痕迹 ；将木板向远离槽口平移距离 ，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞在木板上得到痕迹 ；将木板再向远离槽口平移距离 ，小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，得到痕迹 。若测得木板每次移动距离 ， 、 间距离 ， 、 间距离 。请回答以下问题：（）
（1）为什么每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放
（2）每次把木板移动相同的水平距离，原因是： 。
（3）根据以上直接测量的物理量求得小球初速度的表达式为 。（用题中所给字母表示）
（4）小球初速度的值为 。
8. 回答下列问题：
（1）在做“探究平抛运动的特点”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹，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必须不同
C.每次必须由静止释放小球
D.记录小球位置用的木条（或凹槽）每次必须严格地等距离下降
E.小球运动时不应与木板上的白纸（或方格纸）相接触
F.将小球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线
（2）在“研究平抛运动”的实验中，让小球多次从斜槽上滚下，在白纸上依次记下小球的位置，同学甲和同学乙得到的记录纸分别如图甲、乙所示，从图中明显看出甲的实验错误是 ，乙的实验错误是 。
9. 用如图所示的装置探究平抛运动的特点，在一块竖直放置的背景板上固定两个弧形轨道 、 ，用于发射小铁球，从轨道 射出的小铁球做平抛运动，从轨道 射出的小铁球做匀速直线运动。板上还装有三个电磁铁 、 、 ，其中电磁铁 、 可分别沿轨道 、 移动。在轨道 出口处有一个碰撞开关 ，用以控制电磁铁 的电源的通断，电磁铁 可以沿水平杆 移动，当它吸上小铁球时，该小铁球的中心与从轨道 末端射出的小铁球的中心在同一水平线上。
（1）实验中，轨道 末端的切线必须是水平的，这样做的目的是 ；
A.保证小铁球飞出时，速度既不太大，也不太小
B.保证小铁球飞出时，初速度水平
C.保证小铁球在空中运动的时间每次都相等
D.保证小铁球运动的轨迹是一条抛物线
（2）若轨道 、 出口方向平行但略向下倾斜，将小铁球 从某高度静止释放，小铁球落在轨道 的 点，将电磁铁 移至 点正上方，将小铁球 和小铁球 同时释放，先到达 点的是 ；
（3）若轨道 、 出口均水平，调节小铁球 的水平位置多次实验，发现小铁球 和小铁球 总是在空中相碰，则说明小铁球 在竖直方向上做 运动。
10. 请回答下列问题：
（1）平抛物体的运动规律可以概括为两点：①水平方向做匀速运动，②竖直方向做自由落体运动。为了研究平抛物体的运动，可做下面的实验：如图甲所示，用小锤打击弹性金属片， 球就水平飞出，同时 球被松开，做自由落体运动，两球同时落到地面，改变高度，重复实验，观察到相同现象，这个实验 。
A.只能说明上述规律中的第①条
B.只能说明上述规律中的第②条
C.不能说明上述规律中的任何一条
D.能同时说明上述两条规律
（2）在做研究平抛运动的实验时，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。如图乙所示是用一张印有小方格的纸记录的轨迹，小方格的边长为 ，小球在平抛运动途中的几个位置如图乙中的 、 、 、 所示，则由图乙可知小球从 运动到 和从 运动到 的时间是 （选填“相等”或“不相等”）的，小球从 运动到 的时间 ，小球做平抛运动的初速度为 （用 、 表示）。
答案
第一部分
1. 可以忽略；重力
2. 水平
第二部分
3. （1） 水平
（2） 重力
第三部分
4. （1） ① 平抛；自由落体
② 总是同时落地；自由落体运动
（2） ① 水平；同一；间隔相等；位移相等；匀速直线运动
② 水平；静止；竖直；竖直；同一位置；球心
5. （1） 两小球总是同时落地；竖直分运动是自由落体运动
【解析】题图甲装置用来研究平拋物体在竖直方向的运动规律，观察实验发现两小球总是同时落地，可知做平拋运动的物体在竖直方向上做自由落体运动。
（2） 同一；静止
【解析】题图乙是实验室内研究平拋运动的装置，为了保证钢球每次拋出后在空中做乎抛运动的轨迹是一定的，每次释放时都应使钢球在弧形槽上同一位置由静止滚下，保证其做平拋运动的初速度相同，从而保证轨迹是一定的。
6. （1） 匀速直线；在水平方向上相等时间内通过相等的位移
（2） ；
【解析】设每次曝光时问间隔为 ，在竖直方向，根据公式 ，可知 ，则 ；小球在水平方向做匀速直线运动，则 。
7. （1） 为了确保小球每次拋出的轨迹相同，应该使抛出时的初速度相同，因此每次都应使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放。
（2） 因为小球水平方向做匀速直线运动，由 知，若 相同，则时间 相等
（3）
【解析】在竖直方向上：，，
水平方向上：，初速度：。
（4）
【解析】代入数据解得：。
8. （1） ACE
【解析】通过调节使斜槽的末端保持水平，可以确保初速度水平，每次释放小球的位置必须相同且由静止释放，这样才能保证初速度相同，记录距离大致均匀，便于描轨迹即可，小球运动时不与木板上的白纸（或方格纸）相接触，防止影响运动轨迹，最后应将点用平滑的曲线相连，故选A、C、E。
（2） 斜槽末端不水平；每次由静止释放小球的位置不同
【解析】用平滑曲线描绘出小球的运动轨迹，不难看出题图甲中小球的初速度明显不沿水平方向，故可推知斜槽末端不水平。题图乙中描绘的点零乱，难以形成一条平滑曲线，可推知初速度不是每次都相同，即毎次由静止释放小球的位置不同。
9. （1） B
【解析】平抛运动的初速度沿水平方向，故为了保证小铁球飞出时初速度水平，实验中，轨道 末端的切线必须是水平的，B正确。
（2） 小铁球
【解析】由于轨道 出口向下倾斜，则射出后，小铁球 有竖直方向上的初速度，并且与小铁球 下降的高度相同，而小铁球 竖直方向上的初速度为零，故小铁球 先到达 点。
（3） 自由落体
【解析】发现小铁球 和小铁球 总是在空中相碰，说明两者在竖直方向上的运动性质相同，故说明小铁球 在竖直方向上做自由落体运动。
10. （1） B
【解析】该实验中两小球是同时落地的，能说明 球在竖直方向的分运动与 球的运动完全相同，选项B正确。
（2） 相等；；
【解析】小球做平抛运动，水平方向的分运动是匀速直线运动，由题图乙可知，小球从 到 与从 到 的水平位移相等，因此时间相等，在竖直方向上，位移的增量满足关系 ，则小球从 运动到 的时间为 ，水平位移 ，结合前式可得 。
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