第五章 抛体运动 3实验：探究平抛运动的特点 课后提升训练 （有解析）人教版物理必修第二册
文档属性
| 名称 | 第五章 抛体运动 3实验：探究平抛运动的特点 课后提升训练 （有解析）人教版物理必修第二册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 183.5KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-02-24 00:13:12 | ||
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文档简介
抛体运动
实验：探究平抛运动的特点
基础对点练
考点1 频闪照相法探究平抛运动规律
1．利用图甲装置研究平抛运动规律，用小锤敲击弹性金属片，小球A就沿水平方向飞出做平抛运动；同时B球被松开，做自由落体运动．图乙是该装置某次实验的高速数码连拍照片，该相机每秒钟能拍摄20次，图中背景为边长为l＝0.049 m的正方形，分析照片：
(1)能说明A球在竖直方向做自由落体运动的证据是__________________________ ______________________________________________；
(2)能说明A球在水平方向做匀速直线运动的证据是_____________________________ ___________________________________________；
(3)小球平抛运动的初速度大小为_____m/s.(结果保留到小数点后两位)
2．(2023年北京卷)用频闪照相记录平抛小球在不同时刻的位置，探究平抛运动的特点．
(1)关于实验，下列做法正确的是________(填选项前的字母).
A．选择体积小、质量大的小球
B．借助重垂线确定竖直方向
C．先抛出小球，再打开频闪仪
D．水平抛出小球
(2)图甲所示的实验中，A球沿水平方向抛出，同时B球自由落下，借助频闪仪拍摄上述运动过程．图乙为某次实验的频闪照片．在误差允许范围内，根据任意时刻A、B两球的竖直高度相同，可判断A球竖直方向做________运动；根据__________________________，可判断A球水平方向做匀速直线运动．
(3)某同学使小球从高度为0.8 m的桌面水平飞出，用频闪照相拍摄小球的平抛运动(每秒频闪25次)，最多可以得到小球在空中运动的__________个位置．
考点2 考查平抛运动的轨迹
3．(1)(多选)在做“研究平抛运动”的实验中，以下操作可能引起实验误差的是( )
A．安装斜槽时，斜槽末端切线方向不水平
B．确定Oy轴时，没有用重垂线
C．斜槽不是绝对光滑的，有一定摩擦
D．每次从轨道同一位置释放小球
(2)如图所示为某次实验中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5 cm.如果g取10 m/s2，那么：
①闪光频率是 ______Hz.
②小球平抛时的初速度的大小是______m/s.
③小球经过B点的速度大小是__________m/s.
4．图甲是“研究物体的平抛运动”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________．每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛________．
(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＝9.8 m/s2)
(3)在另一次实验中将白纸换成方格纸，每个格子的边长L＝5 cm，通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图丙所示，则该小球做平抛运动的初速度为______m/s，B点的竖直分速度为________m/s.(g取10 m/s2)
综合提升练
5．(2024年成都期中) 物理兴趣小组的同学用图甲所示的装置探究平抛运动的规律并计算平抛初速度v0的大小．
(1)关于实验注意事项，下列说法正确的是________．(填正确答案标号)
A．每次小球释放的初始位置可以任意选择
B．斜槽轨道必须光滑
C．斜槽轨道末端必须保持水平
D．挡板的竖直位置必须等间距变化
(2)甲同学按正确的操作完成实验并描绘出平抛运动的轨迹，以斜槽末端端口位置作为坐标原点O，重垂线与y轴重合，建立xOy平面直角坐标系，如图乙所示．甲同学认为仅测量图乙中A点的坐标值，可以求得小球做平抛运动的初速度大小．乙同学指出此方法中由于小球尺寸不可忽略，将导致小球在A点纵坐标测量值偏小，进而使初速度的测量值比真实值________(填“偏小”或“偏大”).
(3)乙同学提出改进方案，若准确测出图乙中A点、B点的横坐标分别为4L、8L，A点、B点的纵坐标之差为6L，重力加速度大小为g，忽略空气阻力的影响，可准确求得平抛运动的初速度大小v0＝________(用含字母g、L的式子表示).
答案解析
1.【答案】(1)同一时刻两球处于同一高度 (2)小球A在相邻两个位置的水平距离相等
(3)0.98
【解析】(1)本实验中A做平抛运动，B做自由落体运动，同一时刻两球处于同一高度，说明竖直方向运动情况相同，所以A竖直方向的分运动是自由落体运动；
(2)小球A在相邻两个位置的水平距离相等，说明水平方向做匀速直线运动；
(3)相机每秒钟能拍摄20次，则照片中相邻小球间的时间间隔为T＝ s＝0.05 s，由于小球A在水平方向做匀速直线运动，则其水平方向初速度为v0＝＝ m/s＝0.98 m/s.
2.【答案】(1)ABD (2)自由落体 A球相邻两位置水平距离相等 (3)10
【解析】(1)用频闪照相记录平抛小球在不同时刻的位置，选择体积小、质量大的小球可以减小空气阻力的影响，A正确；本实验需要借助重垂线确定竖直方向，B正确；实验过程先打开频闪仪，再水平抛出小球，C错误，D正确．
(2)根据任意时刻A、B两球的竖直高度相同，可以判断出A球竖直方向做自由落体运动；根据A球相邻两位置水平距离相等，可以判断A球水平方向做匀速直线运动．
(3)小球从高度为0.8 m的桌面水平抛出，根据运动学公式h＝gt2，解得t＝0.4 s．频闪仪每秒频闪25次，频闪周期T＝ s＝0.04 s.故最多可以得到小球在空中运动个数为＝10.
3.【答案】(1)AB (2)①10 ②1.5 ③2.5
【解析】(1)当斜槽末端切线没有调整水平时，小球脱离槽口后并非做平抛运动，但在实验中，仍按平抛运动分析处理数据，会造成较大误差，故斜槽末端切线方向不水平会造成误差；确定Oy轴时，没有用重垂线，就不能调节斜槽末端切线水平，会引起实验误差，A、B均会引起误差．只要让小球从同一高度、无初速度开始运动，在相同的情形下，即使球与槽之间存在摩擦力，仍能保证球做平抛运动的初速度相同，因此，斜槽轨道不必光滑，所以不会引起实验误差．每次从轨道同一位置释放小球不会引起实验误差，故C、D均不会引起误差．
(2)在竖直方向上有Δh＝gT2，其中Δh＝10 cm，代入求得T＝0.1 s，因此闪光频率为f＝＝10 Hz.水平方向匀速运动，有s＝v0t，其中s＝3l＝15 cm，t＝T＝0.1 s，代入解得v0＝1.5 m/s.根据匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该过程的平均速度，在B点有vy＝＝2 m/s.
所以B点速度为vB＝＝2.5 m/s.
4.【答案】(1)水平 初速度相同 (2)1.6
(3)1.5 2.0
【解析】(1)实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线水平，目的是保证小球的初速度水平，从而做平抛运动，每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛初速度相同，从而保证画出的为一条抛物线轨迹．
(2)根据y＝gt2，得t＝＝ s＝0.2 s，则小球平抛运动的初速度为v0＝＝ m/s＝1.6 m/s.
(3)在竖直方向上，根据Δy＝2L＝gT2，则T＝0.1 s.
则小球平抛运动的初速度为v0＝＝1.5 m/s，
B点的竖直分速度为vyB＝＝2.0 m/s.
5.【答案】(1)C (2)偏大 (3)
【解析】(1)每次使小球从斜槽上同一位置由静止滚下，因为需要保证每次小球抛出时的初速度相同，A错误；斜槽的作用是让小球获得一个相同速度，所以斜槽是不需要光滑的，B错误；研究平抛运动，初速度必须水平，所以斜槽轨道末端必须保持水平，C正确；挡板只要能记录下小球下落在不同高度时的不同的位置即可，不需要等间距变化，D错误．
(2)根据平抛运动公式h＝gt2，x＝v0t，解得v0＝x，小球在A点纵坐标测量值偏小，所以初速度的测量值比真实值偏大．
(3)根据位移差公式6L＝gT2，水平方向8L－4L＝v0T，解得v0＝4L＝.
实验：探究平抛运动的特点
基础对点练
考点1 频闪照相法探究平抛运动规律
1．利用图甲装置研究平抛运动规律，用小锤敲击弹性金属片，小球A就沿水平方向飞出做平抛运动；同时B球被松开，做自由落体运动．图乙是该装置某次实验的高速数码连拍照片，该相机每秒钟能拍摄20次，图中背景为边长为l＝0.049 m的正方形，分析照片：
(1)能说明A球在竖直方向做自由落体运动的证据是__________________________ ______________________________________________；
(2)能说明A球在水平方向做匀速直线运动的证据是_____________________________ ___________________________________________；
(3)小球平抛运动的初速度大小为_____m/s.(结果保留到小数点后两位)
2．(2023年北京卷)用频闪照相记录平抛小球在不同时刻的位置，探究平抛运动的特点．
(1)关于实验，下列做法正确的是________(填选项前的字母).
A．选择体积小、质量大的小球
B．借助重垂线确定竖直方向
C．先抛出小球，再打开频闪仪
D．水平抛出小球
(2)图甲所示的实验中，A球沿水平方向抛出，同时B球自由落下，借助频闪仪拍摄上述运动过程．图乙为某次实验的频闪照片．在误差允许范围内，根据任意时刻A、B两球的竖直高度相同，可判断A球竖直方向做________运动；根据__________________________，可判断A球水平方向做匀速直线运动．
(3)某同学使小球从高度为0.8 m的桌面水平飞出，用频闪照相拍摄小球的平抛运动(每秒频闪25次)，最多可以得到小球在空中运动的__________个位置．
考点2 考查平抛运动的轨迹
3．(1)(多选)在做“研究平抛运动”的实验中，以下操作可能引起实验误差的是( )
A．安装斜槽时，斜槽末端切线方向不水平
B．确定Oy轴时，没有用重垂线
C．斜槽不是绝对光滑的，有一定摩擦
D．每次从轨道同一位置释放小球
(2)如图所示为某次实验中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5 cm.如果g取10 m/s2，那么：
①闪光频率是 ______Hz.
②小球平抛时的初速度的大小是______m/s.
③小球经过B点的速度大小是__________m/s.
4．图甲是“研究物体的平抛运动”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________．每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛________．
(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＝9.8 m/s2)
(3)在另一次实验中将白纸换成方格纸，每个格子的边长L＝5 cm，通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图丙所示，则该小球做平抛运动的初速度为______m/s，B点的竖直分速度为________m/s.(g取10 m/s2)
综合提升练
5．(2024年成都期中) 物理兴趣小组的同学用图甲所示的装置探究平抛运动的规律并计算平抛初速度v0的大小．
(1)关于实验注意事项，下列说法正确的是________．(填正确答案标号)
A．每次小球释放的初始位置可以任意选择
B．斜槽轨道必须光滑
C．斜槽轨道末端必须保持水平
D．挡板的竖直位置必须等间距变化
(2)甲同学按正确的操作完成实验并描绘出平抛运动的轨迹，以斜槽末端端口位置作为坐标原点O，重垂线与y轴重合，建立xOy平面直角坐标系，如图乙所示．甲同学认为仅测量图乙中A点的坐标值，可以求得小球做平抛运动的初速度大小．乙同学指出此方法中由于小球尺寸不可忽略，将导致小球在A点纵坐标测量值偏小，进而使初速度的测量值比真实值________(填“偏小”或“偏大”).
(3)乙同学提出改进方案，若准确测出图乙中A点、B点的横坐标分别为4L、8L，A点、B点的纵坐标之差为6L，重力加速度大小为g，忽略空气阻力的影响，可准确求得平抛运动的初速度大小v0＝________(用含字母g、L的式子表示).
答案解析
1.【答案】(1)同一时刻两球处于同一高度 (2)小球A在相邻两个位置的水平距离相等
(3)0.98
【解析】(1)本实验中A做平抛运动，B做自由落体运动，同一时刻两球处于同一高度，说明竖直方向运动情况相同，所以A竖直方向的分运动是自由落体运动；
(2)小球A在相邻两个位置的水平距离相等，说明水平方向做匀速直线运动；
(3)相机每秒钟能拍摄20次，则照片中相邻小球间的时间间隔为T＝ s＝0.05 s，由于小球A在水平方向做匀速直线运动，则其水平方向初速度为v0＝＝ m/s＝0.98 m/s.
2.【答案】(1)ABD (2)自由落体 A球相邻两位置水平距离相等 (3)10
【解析】(1)用频闪照相记录平抛小球在不同时刻的位置，选择体积小、质量大的小球可以减小空气阻力的影响，A正确；本实验需要借助重垂线确定竖直方向，B正确；实验过程先打开频闪仪，再水平抛出小球，C错误，D正确．
(2)根据任意时刻A、B两球的竖直高度相同，可以判断出A球竖直方向做自由落体运动；根据A球相邻两位置水平距离相等，可以判断A球水平方向做匀速直线运动．
(3)小球从高度为0.8 m的桌面水平抛出，根据运动学公式h＝gt2，解得t＝0.4 s．频闪仪每秒频闪25次，频闪周期T＝ s＝0.04 s.故最多可以得到小球在空中运动个数为＝10.
3.【答案】(1)AB (2)①10 ②1.5 ③2.5
【解析】(1)当斜槽末端切线没有调整水平时，小球脱离槽口后并非做平抛运动，但在实验中，仍按平抛运动分析处理数据，会造成较大误差，故斜槽末端切线方向不水平会造成误差；确定Oy轴时，没有用重垂线，就不能调节斜槽末端切线水平，会引起实验误差，A、B均会引起误差．只要让小球从同一高度、无初速度开始运动，在相同的情形下，即使球与槽之间存在摩擦力，仍能保证球做平抛运动的初速度相同，因此，斜槽轨道不必光滑，所以不会引起实验误差．每次从轨道同一位置释放小球不会引起实验误差，故C、D均不会引起误差．
(2)在竖直方向上有Δh＝gT2，其中Δh＝10 cm，代入求得T＝0.1 s，因此闪光频率为f＝＝10 Hz.水平方向匀速运动，有s＝v0t，其中s＝3l＝15 cm，t＝T＝0.1 s，代入解得v0＝1.5 m/s.根据匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该过程的平均速度，在B点有vy＝＝2 m/s.
所以B点速度为vB＝＝2.5 m/s.
4.【答案】(1)水平 初速度相同 (2)1.6
(3)1.5 2.0
【解析】(1)实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线水平，目的是保证小球的初速度水平，从而做平抛运动，每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛初速度相同，从而保证画出的为一条抛物线轨迹．
(2)根据y＝gt2，得t＝＝ s＝0.2 s，则小球平抛运动的初速度为v0＝＝ m/s＝1.6 m/s.
(3)在竖直方向上，根据Δy＝2L＝gT2，则T＝0.1 s.
则小球平抛运动的初速度为v0＝＝1.5 m/s，
B点的竖直分速度为vyB＝＝2.0 m/s.
5.【答案】(1)C (2)偏大 (3)
【解析】(1)每次使小球从斜槽上同一位置由静止滚下，因为需要保证每次小球抛出时的初速度相同，A错误；斜槽的作用是让小球获得一个相同速度，所以斜槽是不需要光滑的，B错误；研究平抛运动，初速度必须水平，所以斜槽轨道末端必须保持水平，C正确；挡板只要能记录下小球下落在不同高度时的不同的位置即可，不需要等间距变化，D错误．
(2)根据平抛运动公式h＝gt2，x＝v0t，解得v0＝x，小球在A点纵坐标测量值偏小，所以初速度的测量值比真实值偏大．
(3)根据位移差公式6L＝gT2，水平方向8L－4L＝v0T，解得v0＝4L＝.