5.3 实验探究平抛运动的特点 学案 （有答案）
文档属性
| 名称 | 5.3 实验探究平抛运动的特点 学案 （有答案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.7MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-11-30 09:33:03 | ||
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文档简介
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5.3 实验:探究平抛运动的特点
一学科核心素养
1.物理观念
知道抛体运动、平抛运动的含义，掌握其为匀变速曲线运动。
2.科学思维
掌握化曲为直的思想，通过实验掌握研究方法。
3.科学探究
通过观察实验，能够提出物理问题，分析实验数据，得到实验结论。
4.科学态度与责任
掌握平抛运动的特点，有将所学知识应用到生活中的意识。
二学习重难点
重点
知道实验原理、步骤以及注意事项，会判断平抛运动的轨迹。
难点
会计算平抛运动物体的初速度，能掌握描迹法、频闪照相法、对比法等探究实验的常用方法。
三课前预习
1．（1）为了研究平抛物体的运动，可做下面的实验：如图甲所示，用小锤击打弹性金属片，B球就水平飞出，同时A球被松开，做自由落体运动，两球同时落到地面；在如图乙所示的实验中，将两个完全相同的斜滑道固定在同一竖直面内，最下端水平。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，滑道2与光滑水平木板平滑连接，则将观察到的现象是球1落到水平木板上时恰好击中球2，这两个实验说明___________。
A．甲实验只能说明平抛运动在竖直方向上做自由落体运动
B．乙实验只能说明平抛运动在水平方向上做匀速直线运动
C．不能说明上述规律中的任何一条
D．甲、乙两个实验均能同时说明平抛运动在水平、竖直方向上的运动性质
（2）小球与斜槽之间有摩擦对研究平抛运动规律的实验___________（“有”或者“没有”）影响。
2．以速度v0沿水平方向抛出一物体，以抛出点为原点，以初速度v0的方向为x轴方向，竖直向下的方向为y轴方向，建立如图所示的平面直角坐标系。
（1）水平方向：不受力，加速度是______，水平方向为______运动，vx＝______。
（2）竖直方向：只受重力，由牛顿第二定律得到：mg＝ma，所以a＝______；竖直方向的初速度为______，所以竖直方向为______运动，vy＝______
（3）合速度
大小：v＝＝；
方向：tan θ＝＝（θ是v与水平方向的夹角）。
3．平抛运动的特点：
（1）初速度沿______方向；
（2）只受______作用。
4．平抛运动物体在水平方向上的速度不随时间发生变化，______；
平抛运动物体在竖直方向上的速度随时间变化的规律是：______；平抛运动的速度：______
设平抛运动物体在t时刻的速度方向与初速度方向间的夹角为θ，则有______。
5．我国传统农具——风柜，工作原理如图。转动摇柄，联动风箱内的风叶，向车斗内送风。入料仓漏口H漏出的稻谷经过车斗，若是饱粒的落入第一出料口；若是瘪粒的落入第二出料口；质量小的草屑被吹出出风口。已知、B、三点在同一水平线上，在H正下方，的高度为0.45m。在车斗内稻谷要考虑重力和水平风力的作用，其中水平风力都为恒定不变，取重力加速度g为。现质量为的瘪粒从H漏出时速度为零，然后恰好经B点落入第二出料口。
（1）上述情况中，该瘪粒是否做平抛运动？（填“是”、或“不是”）答：____________。
（2）在竖直方向上，该瘪粒做____________运动（填“平抛”、或“自由落体”），从H落到出料口所经历的时间是____________；
（3）在水平方向上，该瘪粒做____________运动（填“平抛”、或“匀加速直线”），第一出料口的宽度是____________。
6．以速度v0沿水平方向抛出一物体，以抛出点为原点，以初速度v0的方向为x轴方向，竖直向下的方向为y轴方向，建立如图所示的平面直角坐标系。
（1）水平方向：不受力，加速度是___________，___________。
（2）竖直方向：只受重力，由牛顿第二定律得到，所以___________；竖直方向的初速度为___________，___________
7．平抛运动物体的横坐标x和纵坐标y的关系是：______，此即平抛运动物体的轨迹方程，显然，这是一个______方程。
四自我检测
1．关于平抛运动下列说法不正确的是（ ）
A．平抛运动是匀变速运动
B．平抛运动的加速度不变
C．平抛运动相等时间里速度变化量相等
D．平抛运动是变加速运动
2．物体做平抛运动时，描述物体在竖直方向下落的高度h随时间t的变化规律的图线是如图中的（ ）
A． B．
C． D．
3．关于平抛运动，下列说法正确的是（ ）
A．平抛运动是一种在恒力作用下的曲线运动
B．做平抛运动的物体初速度越大，在空中运动的时间越长
C．平抛运动是一种非匀变速曲线运动
D．平抛运动的轨迹为抛物线，其速度方向和加速度方向都时刻在变化
4．一物体做平抛运动，从抛出点算起，末其水平分速与竖直分速大小相等，经落地，则以下说法错误的是（ ）
A．物体做平抛运动的初速度为
B．落地时的水平位移为
C．第一、第二、第三秒内速度的变化是相等的
D．第一、第二、第三秒内的位移之比为
5．生活中曲线运动随处可见，关于物体做曲线运动，下列说法正确的是（ ）
A．速度方向有时与曲线相切，有时与曲线的切线垂直
B．平抛运动是匀变速曲线运动，斜抛运动是变加速曲线运动
C．物体所受合力的方向一定与速度的方向不在同一直线上
D．物体所受合力可能不变，但它的加速度一定改变
6．一物体做平抛运动，先后在两个不同时刻的速度大小分别为v1和v2，时间间隔为Δt，则下列说法错误的是（ ）
A．v1和v2的方向一定不同
B．v1C．由v1到v2的速度变化量Δv的方向不一定竖直向下
D．由v1到v2的速度变化量Δv的大小为gΔt
7．图为研究平抛运动的演示实验装置，C为弹性铁片，它位于B球的左面并夹紧A球，开始时两球均静止，当小锤D下摆时打击铁片C，使B球做平抛运动，同时使A球自由下落，对该实验出现的现象或应得出的结论是（不考虑空气的阻力）（ ）
A．两球在空中运动，两者高度始终相同
B．两球可能不是同时落地的
C．实验表明，平抛运动就是自由落体运动
D．实验表明，平抛运动的水平分运动是匀速直线运动
8．抗震救灾国之大事，消防队员冲锋在前。为保障灾民生命财产安全，消防队员利用无人机为灾民配送物资，某次在执行任务时，无人机从地面起飞，所配送物资的质量为（含包装材料），飞行过程中，通过速度传感器测出无人机水平方向和竖直方向的分速度和随飞行时间的关系图像如图甲、乙所示，无人机到达最大高度后释放物资，物资落在预定地点，不计空气阻力，取，以下说法正确的是（ ）
A．时间内，无人机做曲线运动 B．时无人机速度为
C．时间内，无人机位移约为 D．从物资释放到落地的时间为
9．匀速直线运动的火车上有一个苹果自由落下，关于苹果的运动下列说法正确的是（ ）
A．在火车上看苹果不是自由落体运动
B．在火车上看苹果在下落的同时向车后运动
C．在地面上看苹果做自由落体运动
D．在地面上看苹果做平抛运动
10．物体在平抛运动的过程中，在相等的时间内，下列物理量相等的是（ ）
A．速率 B．加速度 C．位移 D．平均速度
三课前预习
1． AB##BA 没有
2． 0 匀速直线 v0 g 0 自由落体 gt
3． 水平 重力
4．
5． 不是 自由落体 0.3s 匀加速直线 0.27m
6． 0 v0 g 0 gt
7． ； 二次函数
四自我检测
参考答案：
1．D
【详解】ABD．物体做平抛运动时只受重力作用，根据牛顿第二定律可知，物体的加速度恒定，做匀变速运动，AB正确，D错误；
C．平抛运动的加速度不变，根据可得
即加速度不变，相等时间里速度变化量相等，C正确。
本题选择不正确选项，故选D。
2．A
【详解】平抛运动，在竖直方向上为自由落体，则竖直方向下落的高度h随时间t的变化规律为
h随时间t为二次函数关系，故BCD错误，A正确。
故选A。
3．A
【详解】A．初速度沿水平方向，只受重力作用的运动叫平抛运动，所以它是一种在恒力作用下的曲线运动，A正确；
B．平抛运动可以看成水平的匀速直线运动及竖直方向的自由落体运动，合运动及分运动具有等时性，当竖直方向运动结束时，平抛运动就结束，所以平抛运动的时间由高度决定，与初速度无关，B错误；
C．平抛运动只受重力作用，加速度恒定，所以，平抛运动是匀变速曲线运动，C错误；
D．平抛运动的轨迹为抛物线，速度的方向时刻改变，加速度为重力加速度，方向始终竖直向下， D错误。
故选：A。
4．D
【详解】A．根据题意可得初速度大小
故A正确；
B．落地时的水平位移为
故B正确；
C．根据可知第一、第二、第三秒内速度的变化是相等的，故C正确；
D．竖直方向做自由落体运动，第一、第二、第三秒内的竖直方向位移之比为，水平方向做匀速直线运动，第一、第二、第三秒内的水平方向位移之比为，根据平行四边形定则可知第一、第二、第三秒内的位移之比不等于，故D错误。
本题选错误项，故选D。
5．C
【详解】A．曲线运动的速度方向总是与曲线相切，选项A错误；
B．抛体运动都是只受重力的运动，加速度恒定为g，则平抛运动和斜抛运动都是匀变速曲线运动，选项B错误；
C．做曲线运动的物体所受合力的方向一定与速度的方向不在同一直线上，选项C正确；
D．做曲线运动的物体所受合力可能不变，它的加速度也可能改变，例如平抛运动，选项D错误。
故选C。
6．C
【详解】A．平抛运动的轨迹是曲线，某时刻的速度方向为该时刻轨迹的切线方向，不同时刻方向不同，故A正确，不符合题意；
B．v0不变，因为
所以
v2>v1
故B正确，不符合题意；
CD．由
Δv＝gΔt
知Δv方向一定与g方向相同，即竖直向下，大小为gΔt，故C错误，符合题意，D正确，不符合题意。
故选C。
7．A
【详解】两球同时开始运动，同时落地，说明平抛运动竖直方向运动就是自由落体运动，在空中两者高度始终相同，无法说明水平分运动的规律，故A正确，BCD错误。
故选A。
8．C
【详解】A．0~10s时间内，无人机在水平方向上做初速度为零的匀加速运动，在竖直方向上做初速度为零的匀加速运动，则合运动为初速为零的匀加速直线运动，故A错误；
B．25s时刻无人机水平方向速度
竖直方向上速度
此时速度
故B错误；
C．0~40s时间内，无人机水平位移
无人机竖直方向高度
其位移
故C正确；
D．从物资释放到落地，对物资竖直方向上
代入可解得
s
故D错误。
故选C。
9．D
【详解】AB．以地面为参考系，在水平方向上苹果与火车速度相同，则以火车为参考系，苹果的水平方向速度为零，苹果做自由落体运动，故AB错误；
CD．以地面为参考系，在水平方向上苹果与火车有相同的速度，所以苹果水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，合运动为平抛运动，故C错误，D正确。
故选D。
10．B
【详解】A．水平速度不变，竖直速度逐渐变大，则速率不相等，A错误；
B．平抛运动的物体在竖直方向做匀加速运动，水平方向做匀速运动，则加速度恒定为g，B正确；
CD．在相等时间内，平抛运动在水平方向上的位移相等，竖直方向上的位移不等，根据平行四边形定则知，位移的大小不等，根据平均速度的定义式知，平均速度不等，CD错误。
故选B。
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5.3 实验:探究平抛运动的特点
一学科核心素养
1.物理观念
知道抛体运动、平抛运动的含义，掌握其为匀变速曲线运动。
2.科学思维
掌握化曲为直的思想，通过实验掌握研究方法。
3.科学探究
通过观察实验，能够提出物理问题，分析实验数据，得到实验结论。
4.科学态度与责任
掌握平抛运动的特点，有将所学知识应用到生活中的意识。
二学习重难点
重点
知道实验原理、步骤以及注意事项，会判断平抛运动的轨迹。
难点
会计算平抛运动物体的初速度，能掌握描迹法、频闪照相法、对比法等探究实验的常用方法。
三课前预习
1．（1）为了研究平抛物体的运动，可做下面的实验：如图甲所示，用小锤击打弹性金属片，B球就水平飞出，同时A球被松开，做自由落体运动，两球同时落到地面；在如图乙所示的实验中，将两个完全相同的斜滑道固定在同一竖直面内，最下端水平。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，滑道2与光滑水平木板平滑连接，则将观察到的现象是球1落到水平木板上时恰好击中球2，这两个实验说明___________。
A．甲实验只能说明平抛运动在竖直方向上做自由落体运动
B．乙实验只能说明平抛运动在水平方向上做匀速直线运动
C．不能说明上述规律中的任何一条
D．甲、乙两个实验均能同时说明平抛运动在水平、竖直方向上的运动性质
（2）小球与斜槽之间有摩擦对研究平抛运动规律的实验___________（“有”或者“没有”）影响。
2．以速度v0沿水平方向抛出一物体，以抛出点为原点，以初速度v0的方向为x轴方向，竖直向下的方向为y轴方向，建立如图所示的平面直角坐标系。
（1）水平方向：不受力，加速度是______，水平方向为______运动，vx＝______。
（2）竖直方向：只受重力，由牛顿第二定律得到：mg＝ma，所以a＝______；竖直方向的初速度为______，所以竖直方向为______运动，vy＝______
（3）合速度
大小：v＝＝；
方向：tan θ＝＝（θ是v与水平方向的夹角）。
3．平抛运动的特点：
（1）初速度沿______方向；
（2）只受______作用。
4．平抛运动物体在水平方向上的速度不随时间发生变化，______；
平抛运动物体在竖直方向上的速度随时间变化的规律是：______；平抛运动的速度：______
设平抛运动物体在t时刻的速度方向与初速度方向间的夹角为θ，则有______。
5．我国传统农具——风柜，工作原理如图。转动摇柄，联动风箱内的风叶，向车斗内送风。入料仓漏口H漏出的稻谷经过车斗，若是饱粒的落入第一出料口；若是瘪粒的落入第二出料口；质量小的草屑被吹出出风口。已知、B、三点在同一水平线上，在H正下方，的高度为0.45m。在车斗内稻谷要考虑重力和水平风力的作用，其中水平风力都为恒定不变，取重力加速度g为。现质量为的瘪粒从H漏出时速度为零，然后恰好经B点落入第二出料口。
（1）上述情况中，该瘪粒是否做平抛运动？（填“是”、或“不是”）答：____________。
（2）在竖直方向上，该瘪粒做____________运动（填“平抛”、或“自由落体”），从H落到出料口所经历的时间是____________；
（3）在水平方向上，该瘪粒做____________运动（填“平抛”、或“匀加速直线”），第一出料口的宽度是____________。
6．以速度v0沿水平方向抛出一物体，以抛出点为原点，以初速度v0的方向为x轴方向，竖直向下的方向为y轴方向，建立如图所示的平面直角坐标系。
（1）水平方向：不受力，加速度是___________，___________。
（2）竖直方向：只受重力，由牛顿第二定律得到，所以___________；竖直方向的初速度为___________，___________
7．平抛运动物体的横坐标x和纵坐标y的关系是：______，此即平抛运动物体的轨迹方程，显然，这是一个______方程。
四自我检测
1．关于平抛运动下列说法不正确的是（ ）
A．平抛运动是匀变速运动
B．平抛运动的加速度不变
C．平抛运动相等时间里速度变化量相等
D．平抛运动是变加速运动
2．物体做平抛运动时，描述物体在竖直方向下落的高度h随时间t的变化规律的图线是如图中的（ ）
A． B．
C． D．
3．关于平抛运动，下列说法正确的是（ ）
A．平抛运动是一种在恒力作用下的曲线运动
B．做平抛运动的物体初速度越大，在空中运动的时间越长
C．平抛运动是一种非匀变速曲线运动
D．平抛运动的轨迹为抛物线，其速度方向和加速度方向都时刻在变化
4．一物体做平抛运动，从抛出点算起，末其水平分速与竖直分速大小相等，经落地，则以下说法错误的是（ ）
A．物体做平抛运动的初速度为
B．落地时的水平位移为
C．第一、第二、第三秒内速度的变化是相等的
D．第一、第二、第三秒内的位移之比为
5．生活中曲线运动随处可见，关于物体做曲线运动，下列说法正确的是（ ）
A．速度方向有时与曲线相切，有时与曲线的切线垂直
B．平抛运动是匀变速曲线运动，斜抛运动是变加速曲线运动
C．物体所受合力的方向一定与速度的方向不在同一直线上
D．物体所受合力可能不变，但它的加速度一定改变
6．一物体做平抛运动，先后在两个不同时刻的速度大小分别为v1和v2，时间间隔为Δt，则下列说法错误的是（ ）
A．v1和v2的方向一定不同
B．v1
D．由v1到v2的速度变化量Δv的大小为gΔt
7．图为研究平抛运动的演示实验装置，C为弹性铁片，它位于B球的左面并夹紧A球，开始时两球均静止，当小锤D下摆时打击铁片C，使B球做平抛运动，同时使A球自由下落，对该实验出现的现象或应得出的结论是（不考虑空气的阻力）（ ）
A．两球在空中运动，两者高度始终相同
B．两球可能不是同时落地的
C．实验表明，平抛运动就是自由落体运动
D．实验表明，平抛运动的水平分运动是匀速直线运动
8．抗震救灾国之大事，消防队员冲锋在前。为保障灾民生命财产安全，消防队员利用无人机为灾民配送物资，某次在执行任务时，无人机从地面起飞，所配送物资的质量为（含包装材料），飞行过程中，通过速度传感器测出无人机水平方向和竖直方向的分速度和随飞行时间的关系图像如图甲、乙所示，无人机到达最大高度后释放物资，物资落在预定地点，不计空气阻力，取，以下说法正确的是（ ）
A．时间内，无人机做曲线运动 B．时无人机速度为
C．时间内，无人机位移约为 D．从物资释放到落地的时间为
9．匀速直线运动的火车上有一个苹果自由落下，关于苹果的运动下列说法正确的是（ ）
A．在火车上看苹果不是自由落体运动
B．在火车上看苹果在下落的同时向车后运动
C．在地面上看苹果做自由落体运动
D．在地面上看苹果做平抛运动
10．物体在平抛运动的过程中，在相等的时间内，下列物理量相等的是（ ）
A．速率 B．加速度 C．位移 D．平均速度
三课前预习
1． AB##BA 没有
2． 0 匀速直线 v0 g 0 自由落体 gt
3． 水平 重力
4．
5． 不是 自由落体 0.3s 匀加速直线 0.27m
6． 0 v0 g 0 gt
7． ； 二次函数
四自我检测
参考答案：
1．D
【详解】ABD．物体做平抛运动时只受重力作用，根据牛顿第二定律可知，物体的加速度恒定，做匀变速运动，AB正确，D错误；
C．平抛运动的加速度不变，根据可得
即加速度不变，相等时间里速度变化量相等，C正确。
本题选择不正确选项，故选D。
2．A
【详解】平抛运动，在竖直方向上为自由落体，则竖直方向下落的高度h随时间t的变化规律为
h随时间t为二次函数关系，故BCD错误，A正确。
故选A。
3．A
【详解】A．初速度沿水平方向，只受重力作用的运动叫平抛运动，所以它是一种在恒力作用下的曲线运动，A正确；
B．平抛运动可以看成水平的匀速直线运动及竖直方向的自由落体运动，合运动及分运动具有等时性，当竖直方向运动结束时，平抛运动就结束，所以平抛运动的时间由高度决定，与初速度无关，B错误；
C．平抛运动只受重力作用，加速度恒定，所以，平抛运动是匀变速曲线运动，C错误；
D．平抛运动的轨迹为抛物线，速度的方向时刻改变，加速度为重力加速度，方向始终竖直向下， D错误。
故选：A。
4．D
【详解】A．根据题意可得初速度大小
故A正确；
B．落地时的水平位移为
故B正确；
C．根据可知第一、第二、第三秒内速度的变化是相等的，故C正确；
D．竖直方向做自由落体运动，第一、第二、第三秒内的竖直方向位移之比为，水平方向做匀速直线运动，第一、第二、第三秒内的水平方向位移之比为，根据平行四边形定则可知第一、第二、第三秒内的位移之比不等于，故D错误。
本题选错误项，故选D。
5．C
【详解】A．曲线运动的速度方向总是与曲线相切，选项A错误；
B．抛体运动都是只受重力的运动，加速度恒定为g，则平抛运动和斜抛运动都是匀变速曲线运动，选项B错误；
C．做曲线运动的物体所受合力的方向一定与速度的方向不在同一直线上，选项C正确；
D．做曲线运动的物体所受合力可能不变，它的加速度也可能改变，例如平抛运动，选项D错误。
故选C。
6．C
【详解】A．平抛运动的轨迹是曲线，某时刻的速度方向为该时刻轨迹的切线方向，不同时刻方向不同，故A正确，不符合题意；
B．v0不变，因为
所以
v2>v1
故B正确，不符合题意；
CD．由
Δv＝gΔt
知Δv方向一定与g方向相同，即竖直向下，大小为gΔt，故C错误，符合题意，D正确，不符合题意。
故选C。
7．A
【详解】两球同时开始运动，同时落地，说明平抛运动竖直方向运动就是自由落体运动，在空中两者高度始终相同，无法说明水平分运动的规律，故A正确，BCD错误。
故选A。
8．C
【详解】A．0~10s时间内，无人机在水平方向上做初速度为零的匀加速运动，在竖直方向上做初速度为零的匀加速运动，则合运动为初速为零的匀加速直线运动，故A错误；
B．25s时刻无人机水平方向速度
竖直方向上速度
此时速度
故B错误；
C．0~40s时间内，无人机水平位移
无人机竖直方向高度
其位移
故C正确；
D．从物资释放到落地，对物资竖直方向上
代入可解得
s
故D错误。
故选C。
9．D
【详解】AB．以地面为参考系，在水平方向上苹果与火车速度相同，则以火车为参考系，苹果的水平方向速度为零，苹果做自由落体运动，故AB错误；
CD．以地面为参考系，在水平方向上苹果与火车有相同的速度，所以苹果水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，合运动为平抛运动，故C错误，D正确。
故选D。
10．B
【详解】A．水平速度不变，竖直速度逐渐变大，则速率不相等，A错误；
B．平抛运动的物体在竖直方向做匀加速运动，水平方向做匀速运动，则加速度恒定为g，B正确；
CD．在相等时间内，平抛运动在水平方向上的位移相等，竖直方向上的位移不等，根据平行四边形定则知，位移的大小不等，根据平均速度的定义式知，平均速度不等，CD错误。
故选B。
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