高中物理教科版必修二检测 第1章 3.平抛运动 第2课时 Word版含解析

第二课时:实验　研究平抛运动
课时过关·能力提升
一、基础巩固
1.用“描迹法”探究平抛运动的规律时,应选用下列各组器材中的哪一组(　　)
A.铁架台,方木板,斜槽和小球,停表,刻度尺和三角尺,重锤和细线,白纸和图钉,带孔卡片
B.铁架台,方木板,斜槽和小球,天平和停表,刻度尺和三角尺,重锤和细线,白纸和图钉,带孔卡片
C.铁架台,方木板,斜槽和小球,千分尺和停表,刻度尺和三角尺,重锤和细线,白纸和图钉,带孔卡片
D.铁架台,方木板,斜槽和小球,刻度尺和三角尺,重锤和细线,白纸和图钉,带孔卡片
解析:用“描迹法”探究平抛运动的规律时,必须在竖直面内建立水平和竖直两个方向的直角坐标系,以确定物体在不同位置时的坐标,然后根据物体在竖直方向上位移与时间的关系,确定在竖直方向上的运动情况,要达到这一目的,除了描写平抛物体的运动轨迹外,还必须用重垂线确定竖直方向.本实验无须知道小球的质量和运动时间,故选项D正确.
答案:D
2.在安装“研究平抛运动”实验装置的过程中,斜槽末端的切线必须是水平的,这样做的目的是(　　)
A.保证小球飞出时,速度既不太大,也不太小
B.保证小球飞出时,初速度水平
C.保证小球在空中运动的时间每次都相等
D.保证小球运动的轨道是一条抛物线
解析:平抛运动初速度的大小不是由斜槽末端是否水平决定的,而是由小球释放点到斜槽水平端的竖直高度决定的,故选项A错误;研究平抛物体的运动,旨在弄清物体在水平和竖直两个方向上怎样运动,必须保证小球抛出时速度是水平的,并非要研究小球在空中运动的时间,故选项B正确,选项C错误;无论小球飞出的初速度是水平的还是倾斜的,其运动轨迹都是一条抛物线,故选项D错误.
答案:B
3.(多选)一个学生在“研究平抛运动”的实验中描出了如图所示的几个实验点,其中偏差较大的实验点B产生的原因可能是(　　)
A.小球滚下的高度较其他各次高
B.小球滚下的高度较其他各次低
C.小球在运动中遇到其他各次没有遇到的阻碍
D.小球开始滚下时,实验者已给它一个初速度
解析:由题图可知,经过点B的那一次平抛运动的初速度比其他各次小,所以可能的原因是下落高度低或遇到阻碍,故选项B、C正确.
答案:BC
4.(多选)在“研究平抛运动”实验中,为了准确地测出平抛轨道上某点的坐标,需要注意的是(　　)
A.选距原点近一些的点
B.应正确标出平抛小球的球心在木板上的水平投影点
C.用重垂线准确地确定纵轴方向
D.尽量选取每次记录下来的点测量
解析:为了准确地测出平抛轨道上某点的坐标,应该准确地确定x轴和y轴以及原点,选项B、C正确;为了使某点的坐标更符合物体平抛的实际轨迹,应选距原点远一些的点,选项A错误;在选取点时不一定选每次记录下来的点测量,选项D错误.
答案:BC
5.如图为频闪摄影方法拍摄的“研究物体做平抛运动规律”的实验照片,图中A、B、C为三个同时由同一点出发的小球.AA'为A球在光滑水平面上以速度v运动的轨迹;BB'为B球以速度v被水平抛出后的运动轨迹;CC'为C球自由下落的运动轨迹.通过分析上述三条轨迹可得出结论:　　　　?　.?
解析:仔细观察照片可以发现,B、C两球在任一曝光瞬间的位置总在同一水平线上,说明平抛运动物体B在竖直方向上的运动特点与自由落体运动相同;而A、B两小球在任一曝光瞬间的位置总在同一竖直线上,说明平抛运动物体B在水平方向上的运动特点与匀速直线运动相同.所以,做平抛运动的物体在水平方向做匀速直线运动,在竖直方向做自由落体运动.
答案:做平抛运动的物体在水平方向做匀速直线运动,在竖直方向做自由落体运动
6.图甲是“研究平抛物体运动”的实验装置图,通过描点画出平抛小球的运动轨迹.
甲
(1)以下是实验过程中的一些做法,其中合理的有　　　.?
A.安装斜槽轨道,使其末端保持水平
B.每次小球释放的初始位置可以任意选择
C.每次小球应从同一高度处由静止释放
D.为描出小球的运动轨迹,描绘的点可以用折线连接
(2)实验得到平抛小球的运动轨迹,在轨迹上取一些点,以平抛起点O为坐标原点,测量它们的水平坐标x和竖直坐标y,图乙中y-x2图像能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是　　　　.?
乙
(3)
丙
图丙是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹,O为平抛的起点,在轨迹上任取三点A、B、C,测得A、B两点竖直坐标y1为5.0 cm,y2为45.0 cm,A、B两点水平间距Δx为40.0 cm.则平抛小球的初速度v0为　　　　 m/s,若C点的竖直坐标y3为60.0 cm,则小球在C点的速度vC为　　　　 m/s(结果保留两位有效数字,g取10 m/s2).?
解析:(1)要保证小球从斜槽末端水平抛出,则斜槽末端必须水平;要保证小球每次抛出的初速度都相同,则小球必须从同一高度由静止释放,故选项A、C符合要求,B不符合要求.平抛运动的轨迹应为平滑曲线,故选项D不符合要求.
(2)由平抛运动可得,
竖直方向:y=12gt2
水平方向:x=v0t,
则y=12·gv02·x2,即y∝x2
故选项C正确.
(3)根据图线数据,利用运动规律分析,
由平抛运动可得y1=12gt12
y2=12gt22
解得t1=0.1 s,t2=0.3 s
故初速度v0=Δxt2-t1=2.0 m/s
C点在竖直方向的分速度vy2=2gy3
则C点的速度vC=v02+vy2=4.0 m/s.
答案:(1)A、C　(2)C　(3)2.0　4.0
二、能力提升
1.(多选)“探究平抛物体的运动规律”实验的装置如图所示,在实验前应(　　)
A.将斜槽的末端切线调成水平
B.将木板校准到竖直方向,并使木板平面与小球下落的竖直平面平行
C.斜槽的末端没有必要保持水平
D.测出平抛小球的质量
解析:实验时要使小球水平抛出,靠近竖直木板但不能与木板接触,使小球从孔中通过,在木板上记下小球各个时刻的位置,为此,斜槽的末端必须水平,木板竖直且与小球下落方向的竖直平面平行,实验中对小球的质量没有要求,故选项A、B正确.
答案:AB
2.(多选)研究平抛运动,下面哪些做法可以减小实验误差(　　)
A.使用密度大、体积小的钢球
B.尽量减小钢球与斜槽间的摩擦
C.实验时,让小球每次都从同一高度由静止开始滚下
D.使斜槽末端的切线保持水平
解析:研究平抛运动时,钢球体积越小,记录小球通过的位置越准确,选项A正确;小球每次从斜槽上的同一位置由静止开始滚下,可保证小球的初速度不变,与钢球和斜槽间的摩擦无关,选项B错误,选项C正确;实验时必须使斜槽末端的切线水平,以确保小球水平飞出做平抛运动,选项D正确.
答案:ACD
3.(多选)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.每次必须由静止开始释放小球
D.记录小球位置用的铅笔,每次必须严格地等距离下降
E.小球运动时必须与木板上的白纸(或方格纸)相接触
F.将球的位置记录在纸上后,取下纸,用铅笔将小球通过的各位置连成平滑的曲线
解析:只有斜槽末端保持水平,小球才具有水平初速度,才做平抛运动,选项A正确;每次从同一位置由静止释放小球,是为了保证小球具有相同的水平初速度,所以选项B错误,选项C正确;平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动,在相等的时间里,位移越来越大,因此铅笔下降的距离不应是等距的,选项D错误;如果小球在运动过程中与木板上的纸相接触,就会改变其运动轨迹,所以选项E错误;必须用平滑的曲线把记录在纸上的各点连接起来,而不能连成折线,所以选项F正确.
答案:ACF
4.某同学在描绘平抛运动的轨迹时,没有记下抛出点的位置,图中的A点为小球运动一段时间后的位置,他便以A点为坐标原点,建立了水平方向和竖直方向的坐标轴,得到如图所示的图像,试根据图像求出小球做平抛运动的初速度为　　　　.(g取10 m/s2)?
解析:在竖直方向上根据匀变速直线运动的特点,可得Δy=gt2,解得t=Δyg=0.10 s.
小球抛出的初速度可以由水平方向上的分运动求出,由于在t=0.10 s的时间内的位移为x=0.20 m,则v0=xt=2.0 m/s.
答案:2.0 m/s
5.如图甲所示是研究小球在斜面上平抛运动的实验装置,每次将小球从弧形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,获得不同的射程x,最后作出了如图乙所示的x-tan θ图像.则:
(1)由图乙可知,小球在斜面顶端水平抛出时的初速度 v0=　　　　.?
(2)若最后得到的图像如图丙所示,则可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　. (写出一个)?
解析:(1)物体在竖直方向上有
y=12gt2
水平方向上x=v0t;
yx=tan θ;
联立解得
x=2v02gtan θ;
由题图可知2v02g=0.2
解得v0=1 m/s.
(2)由题图丙可知,图像的斜率增大,故说明2v02g增大,因重力加速度不变,故只能说明速度增大,其原因可能为释放位置变高或小球释放时有初速度.
答案:(1)1 m/s　(2)释放位置变高(或小球释放时有初速度)
6.根据平抛运动规律,设计一个测玩具枪子弹初速度的方案.
(1)画出测量原理图;
(2)说明要测量的物理量,并导出初速度的表达式.
答案:(1)将玩具枪水平放置,靶子竖直放在适当远的水平地面上,如图所示.
(2)用刻度尺测出枪口离地面的高度H,枪口与靶子间的水平距离x,弹孔离地面的高度h.
由平抛运动规律,得x=v0t,H-h=12gt2,解得v0=xg2(H-h),即为子弹初速度的表达式.