人教版必修二5.3实验：探究平抛运动的特点(word版含答案)
文档属性
| 名称 | 人教版必修二5.3实验：探究平抛运动的特点(word版含答案) |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 288.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-05-09 19:51:13 | ||
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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；）
1. 判断下列说法的正误。
平抛运动的合位移的方向与合速度的方向一致。
2. 判断下列说法的正误。
平抛运动物体的速度方向与水平方向的夹角越来越大，若足够高，速度方向最终可能竖直向下。
二、解答题（共1小题；）
3. 平抛运动的位移与轨迹
（1）水平位移：
（2）竖直位移：
（3）轨迹方程：由 两式消去时间 ，可得平抛运动的轨迹方程为 ，由此可知平抛运动的轨迹是一条 。
三、实验题（共7小题；）
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 、 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 、 （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， 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。
5. 未来在一个未知星球上用如图甲所示装置“探究平抛运动的特点”，悬点 正下方 点处有水平放置的炽热电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出做平抛运动。现对小球采用频闪数码照相机连续拍摄。在有坐标纸的背景屏前，拍下了小球在做平抛运动过程中的多张照片，经合成后，照片如图乙所示。 、 、 、 为连续四次拍下的小球位置，已知照相机连续拍照的时间间隔是 ，照片大小如图中坐标所示，又知该照片的长度与实际背景屏的长度之比为 ，则：
（1）由以上信息，可知 点 （选填“是”或“不是”）小球的抛出点。
（2）该星球表面的重力加速度为 。
（3）小球平抛的初速度是 。
（4）小球在 点时的速度是 。
6. 某物理兴趣小组在做“探究平抛运动的特点”的实验时，分成两组，其中一个实验小组让小球做平抛运动，用频闪照相机对准方格背景照相，拍摄到如图所示的照片，已知每个小方格边长为 ，当地的重力加速度 取 ，其中第 点处的位置被污迹覆盖。
（1）若以拍摄的第 点为坐标原点，以水平向右和竖直向下为正方向建立直角坐标系，被拍摄的小球在第 点的位置坐标为（ ， ）。
（2）小球平抛的初速度大小为 。
（3）另一个实验小组的同学正确地进行了实验并正确地描绘了运动轨迹，测量了轨迹上的不同点的坐标值，根据所测得的数据以 为纵轴， 为横轴，在坐标纸上画出对应的图象为过原点的直线，并测出直线斜率为 ，则平抛运动的初速度 。
7. 利用单摆验证小球平抛运动规律，设计方案如图所示，在悬点 正下方有水平放置的炽热的电热丝 ，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断； 为水平木板，已知悬线长为 ，悬点到木板的距离 。
（1）电热丝 必须放在悬点正下方的理由是 。
（2）将小球向左拉起后自由释放，最后小球落到木板上的 点，，则小球做平抛运动的初速度 。
（3）在其他条件不变的情况下，若改变释放小球时悬线与竖直方向的夹角 ，小球落点与 点的水平距离 将随之改变，经多次实验，以 为纵坐标、 为横坐标，得到如图所示图象，则当 时， 为 ；若悬线长 ，悬点到木板间的距离 为 。
8. 如图甲所示是“研究平抛物体运动”的实验装置图，图乙是利用该装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片，由照片可判断实验操作错误的是 （单选）。
A. 斜槽轨道太光滑
B. 斜槽轨道末端切线不水平
C. 释放小球时速度不为
D. 从不同位置释放小球
9. 某同学用如图所示的装置，通过 、 两球的碰撞来验证动量守恒定律。
（1）在以下测量工具中，本实验必须使用的是 。
A.刻度尺
B.游标卡尺
C.秒表
D.天平
（2）实验中需要满足的条件是 。
A.斜槽轨道的末端切线必须水平
B.入射球 每次必须从轨道同一位置由静止释放
C.两球材质必须相同
D.两球质量应满足
E.两球半径应满足
（3）实验时，先让入射球 从斜槽上的起始位置由静止释放，多次重复，找到其平均落点的位置为 ；然后，把被碰小球 置于水平轨道的末端，再将入射小球 按实验要求从斜槽上释放，与小球 相撞，多次重复，分别找到球 和球 相撞后的平均落点 、 。
该同学在用不同的小球多次重复实验时发现， 球的初始落点 ，碰后 球的落点 ，被碰球 的落点 ，它们自左向右的排序始终是一样的。对此，他得出结论：若碰撞中不考虑机械能损失，两球的质量只要满足 ，则 、 、 的排列顺序不变。请通过分析说明他的结论是否成立。
10. 某物理小组做“探究平抛运动的特点”的实验：
（1）采用如图所示的实验装置，实验时需要下列哪个器材 。
A.弹簧秤
B.重锤线
C.打点计时器
（2）在该实验中，下列说法正确的是 。
A.斜槽轨道必须光滑
B.斜槽轨道末端可以不水平
C.应使小球每次从斜槽上相同的位置由静止释放
D.将描出的点用刻度尺连成折线
（3）若用频闪摄影方法来验证小球在平抛过程中水平方向是匀速运动，记录下如图所示的频闪照片。在测得 ，，， 后，需要验证的关系是 。用（，，， 表示）已知频闪周期为 ，用下列计算式求得的水平速度，误差较小的是 。
A.
B.
C.
D.
（4）在另一次实验中将白纸换成方格纸，每个格的边长 ，通过频闪照相机，记录了小球在运动途中的三个位置，如图所示，则与照相机的闪光频率对应的周期为 ，该小球做平抛运动的初速度为 ；抛出点距 点的竖直距离 （）。
（5）某同学设计了一个研究平抛运动的实验。实验装置示意图如图所示， 是一块平面木板，在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽（图中 、 ）槽间距离均为 。把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板 上。实验时依次将 板插入 板的各插槽中，每次让小球从斜轨的同一位置由静止释放。每打完一点后，把 板插入后一槽中并同时向纸面内侧平移距离 。实验得到小球在白纸上打下的若干痕迹点，如图所示。每次将 板向内侧平移距离 ，是为了 。
答案
1.
2.
3. （1）
（2）
（3） ；抛物线
4. （1） 同时
【解析】小锤轻击弹性金属片时， 球做抛运动，同时 球做自由落体运动，通过实验可以观察到它们同时落地。
（2） 不变
【解析】用较大的力敲击弹性金属片，则被抛出初速度变大，但竖直方向运动不受影响，因此运动时间仍不变。
（3） 初速度；自由落体
【解析】上述现象说明：平抛运动的时间与初速度大小无关，且可以证明平抛运动在竖直方向上做自由落体运动。
5. （1） 是
【解析】由初速度为零的匀加速直线运动连续相等时间内通过的位移之比为 可知， 点是小球的抛出点。
（2）
【解析】由 、 、 水平距离相同可知， 到 、 到 运动时间相同，设为 ，在竖直方向有 ，，可求出 。
（3）
【解析】两位置间的时间间隔为 ，水平距离为 ，由 ，得水平速度 。
（4）
【解析】 点竖直分速度为 、 间的竖直平均速度，则 ，所以 。
6. （1） ；
（2）
（3）
7. （1） 保证小球沿水平方向抛出
【解析】小球在悬点正下方的速度为水平方向，保证小球沿水平方向抛出，之后作平抛运动；
（2）
【解析】小球作平拋运动，在竖直方向有 ，在水平方向有 ，以上两式得 ；
（3） ；
【解析】当 时，，从上图所示图象可得 ，。
设悬线与竖直方向夹角为 ，小球到达 点时的速度为 ，
据机械能守恒定律 ，得 。
之后小球作平抛运动，，
由以上两式得 ，图象如图所示。
取 ，图象上对应 ，已知 ，将数据代入上式得 。即悬点到木板间的距离 为 。
8. B
9. （1） AD
（2） ABDE
（3） 若碰撞过程没有机械能损失
，
则 ，
解得 ，，
若 ，则 ，，
根据 可得 ，即 。
10. （1） B
（2） C
（3） ；D
（4） ；；
（5） 保持相邻痕迹点的水平距离大小相同
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一、填空题（共2小题；）
1. 判断下列说法的正误。
平抛运动的合位移的方向与合速度的方向一致。
2. 判断下列说法的正误。
平抛运动物体的速度方向与水平方向的夹角越来越大，若足够高，速度方向最终可能竖直向下。
二、解答题（共1小题；）
3. 平抛运动的位移与轨迹
（1）水平位移：
（2）竖直位移：
（3）轨迹方程：由 两式消去时间 ，可得平抛运动的轨迹方程为 ，由此可知平抛运动的轨迹是一条 。
三、实验题（共7小题；）
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 、 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 、 （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， 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。
5. 未来在一个未知星球上用如图甲所示装置“探究平抛运动的特点”，悬点 正下方 点处有水平放置的炽热电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出做平抛运动。现对小球采用频闪数码照相机连续拍摄。在有坐标纸的背景屏前，拍下了小球在做平抛运动过程中的多张照片，经合成后，照片如图乙所示。 、 、 、 为连续四次拍下的小球位置，已知照相机连续拍照的时间间隔是 ，照片大小如图中坐标所示，又知该照片的长度与实际背景屏的长度之比为 ，则：
（1）由以上信息，可知 点 （选填“是”或“不是”）小球的抛出点。
（2）该星球表面的重力加速度为 。
（3）小球平抛的初速度是 。
（4）小球在 点时的速度是 。
6. 某物理兴趣小组在做“探究平抛运动的特点”的实验时，分成两组，其中一个实验小组让小球做平抛运动，用频闪照相机对准方格背景照相，拍摄到如图所示的照片，已知每个小方格边长为 ，当地的重力加速度 取 ，其中第 点处的位置被污迹覆盖。
（1）若以拍摄的第 点为坐标原点，以水平向右和竖直向下为正方向建立直角坐标系，被拍摄的小球在第 点的位置坐标为（ ， ）。
（2）小球平抛的初速度大小为 。
（3）另一个实验小组的同学正确地进行了实验并正确地描绘了运动轨迹，测量了轨迹上的不同点的坐标值，根据所测得的数据以 为纵轴， 为横轴，在坐标纸上画出对应的图象为过原点的直线，并测出直线斜率为 ，则平抛运动的初速度 。
7. 利用单摆验证小球平抛运动规律，设计方案如图所示，在悬点 正下方有水平放置的炽热的电热丝 ，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断； 为水平木板，已知悬线长为 ，悬点到木板的距离 。
（1）电热丝 必须放在悬点正下方的理由是 。
（2）将小球向左拉起后自由释放，最后小球落到木板上的 点，，则小球做平抛运动的初速度 。
（3）在其他条件不变的情况下，若改变释放小球时悬线与竖直方向的夹角 ，小球落点与 点的水平距离 将随之改变，经多次实验，以 为纵坐标、 为横坐标，得到如图所示图象，则当 时， 为 ；若悬线长 ，悬点到木板间的距离 为 。
8. 如图甲所示是“研究平抛物体运动”的实验装置图，图乙是利用该装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片，由照片可判断实验操作错误的是 （单选）。
A. 斜槽轨道太光滑
B. 斜槽轨道末端切线不水平
C. 释放小球时速度不为
D. 从不同位置释放小球
9. 某同学用如图所示的装置，通过 、 两球的碰撞来验证动量守恒定律。
（1）在以下测量工具中，本实验必须使用的是 。
A.刻度尺
B.游标卡尺
C.秒表
D.天平
（2）实验中需要满足的条件是 。
A.斜槽轨道的末端切线必须水平
B.入射球 每次必须从轨道同一位置由静止释放
C.两球材质必须相同
D.两球质量应满足
E.两球半径应满足
（3）实验时，先让入射球 从斜槽上的起始位置由静止释放，多次重复，找到其平均落点的位置为 ；然后，把被碰小球 置于水平轨道的末端，再将入射小球 按实验要求从斜槽上释放，与小球 相撞，多次重复，分别找到球 和球 相撞后的平均落点 、 。
该同学在用不同的小球多次重复实验时发现， 球的初始落点 ，碰后 球的落点 ，被碰球 的落点 ，它们自左向右的排序始终是一样的。对此，他得出结论：若碰撞中不考虑机械能损失，两球的质量只要满足 ，则 、 、 的排列顺序不变。请通过分析说明他的结论是否成立。
10. 某物理小组做“探究平抛运动的特点”的实验：
（1）采用如图所示的实验装置，实验时需要下列哪个器材 。
A.弹簧秤
B.重锤线
C.打点计时器
（2）在该实验中，下列说法正确的是 。
A.斜槽轨道必须光滑
B.斜槽轨道末端可以不水平
C.应使小球每次从斜槽上相同的位置由静止释放
D.将描出的点用刻度尺连成折线
（3）若用频闪摄影方法来验证小球在平抛过程中水平方向是匀速运动，记录下如图所示的频闪照片。在测得 ，，， 后，需要验证的关系是 。用（，，， 表示）已知频闪周期为 ，用下列计算式求得的水平速度，误差较小的是 。
A.
B.
C.
D.
（4）在另一次实验中将白纸换成方格纸，每个格的边长 ，通过频闪照相机，记录了小球在运动途中的三个位置，如图所示，则与照相机的闪光频率对应的周期为 ，该小球做平抛运动的初速度为 ；抛出点距 点的竖直距离 （）。
（5）某同学设计了一个研究平抛运动的实验。实验装置示意图如图所示， 是一块平面木板，在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽（图中 、 ）槽间距离均为 。把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板 上。实验时依次将 板插入 板的各插槽中，每次让小球从斜轨的同一位置由静止释放。每打完一点后，把 板插入后一槽中并同时向纸面内侧平移距离 。实验得到小球在白纸上打下的若干痕迹点，如图所示。每次将 板向内侧平移距离 ，是为了 。
答案
1.
2.
3. （1）
（2）
（3） ；抛物线
4. （1） 同时
【解析】小锤轻击弹性金属片时， 球做抛运动，同时 球做自由落体运动，通过实验可以观察到它们同时落地。
（2） 不变
【解析】用较大的力敲击弹性金属片，则被抛出初速度变大，但竖直方向运动不受影响，因此运动时间仍不变。
（3） 初速度；自由落体
【解析】上述现象说明：平抛运动的时间与初速度大小无关，且可以证明平抛运动在竖直方向上做自由落体运动。
5. （1） 是
【解析】由初速度为零的匀加速直线运动连续相等时间内通过的位移之比为 可知， 点是小球的抛出点。
（2）
【解析】由 、 、 水平距离相同可知， 到 、 到 运动时间相同，设为 ，在竖直方向有 ，，可求出 。
（3）
【解析】两位置间的时间间隔为 ，水平距离为 ，由 ，得水平速度 。
（4）
【解析】 点竖直分速度为 、 间的竖直平均速度，则 ，所以 。
6. （1） ；
（2）
（3）
7. （1） 保证小球沿水平方向抛出
【解析】小球在悬点正下方的速度为水平方向，保证小球沿水平方向抛出，之后作平抛运动；
（2）
【解析】小球作平拋运动，在竖直方向有 ，在水平方向有 ，以上两式得 ；
（3） ；
【解析】当 时，，从上图所示图象可得 ，。
设悬线与竖直方向夹角为 ，小球到达 点时的速度为 ，
据机械能守恒定律 ，得 。
之后小球作平抛运动，，
由以上两式得 ，图象如图所示。
取 ，图象上对应 ，已知 ，将数据代入上式得 。即悬点到木板间的距离 为 。
8. B
9. （1） AD
（2） ABDE
（3） 若碰撞过程没有机械能损失
，
则 ，
解得 ，，
若 ，则 ，，
根据 可得 ，即 。
10. （1） B
（2） C
（3） ；D
（4） ；；
（5） 保持相邻痕迹点的水平距离大小相同
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