高中物理人教版（2019）必修第二册同步练习第五章 3 实验 探究平抛运动的特点
文档属性
| 名称 | 高中物理人教版（2019）必修第二册同步练习第五章 3 实验 探究平抛运动的特点 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 706.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-08-14 16:24:29 | ||
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文档简介
3 实验:探究平抛运动的特点
【基础训练】
1.实验思路
平抛运动是曲线运动,我们可以尝试将它分解为水平方向的分运动和竖直方向的分运动。只要知道这两个方向的
的关系,平抛运动的特点就清楚了。
2.实验方案
方案一：利用频闪照相或者录制视频的方法,记录物体做平抛运动时经过
所到达的位置。
方案二：设法描绘物体做平抛运动的轨迹,先研究水平方向的运动规律,再研究竖直方向的运动规律。
3.为获得物体做平抛运动的轨迹,你能想到哪些方法?
4.在探究平抛运动的特点实验中,为减小空气阻力对小球运动的影响,应采用( )
A.实心小铁球
B.空心小铁球
C.实心小木球
D.以上三种小球都可以
5.安装实验装置的过程中,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,初速度方向水平
C.保证小球在空中运动的时间每次都相等
D.保证小球运动的轨迹是一条抛物线
6.如图所示,在探究平抛运动的实验中,可以描绘出小球平抛运动的轨迹,实验简要步骤如下:
A.让小球多次由
释放,在一张印有小方格的纸上记下小球经过的一系列位置,如图中a、b、c、d所示。?
B.按图安装好器材,注意
,记下平抛初位置O点和过O点的水平线与竖直线。?
C.取下方格纸,以O为原点,以水平线为x轴,竖直线为y轴建立坐标系,用平滑曲线画出小球平抛运动的轨迹。
(1)完成上述步骤,将答案填在横线上。
(2)上述实验步骤的合理顺序是 。?
7.用如图所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出,落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低,钢球落在挡板上时,钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板,重新释放钢球,如此重复,白纸上将留下一系列痕迹点。
(1)下列实验条件必须满足的有 。?
A.斜槽轨道光滑
B.斜槽轨道末端水平
C.挡板高度等间距变化
D.每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球
(2)为定量研究,建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。取平抛运动的起始点为坐标原点,将钢球放置于Q点,钢球的 (选填“最上端”“最下端”或“球心”)对应白纸上的位置即为原点。?
8.图甲是探究平抛运动特点的实验装置图。
(1)图乙是正确实验取得的数据,其中O为抛出点,若已知当地重力加速度为9.8
,则此小球做平抛运动的初速度为
m/s。?
(2)在另一次实验中将白纸换成方格纸,每小格的边长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
)?
【提高训练】
1.某同学在做平抛运动实验时得到了如图所示的运动轨迹,a、b、c三点的位置在运动轨迹上已标出。(g取10
)则
(1)小球平抛的初速度为
m/s。?
(2)小球抛出点的位置坐标x=
cm,y= cm。?
2.三个同学根据不同的实验条件,进行了“探究平抛运动规律”的实验。
(1)a同学采用如图甲所示的装置。用小锤打击弹性金属片,金属片把A球沿水平方向弹出,同时B球被松开,自由下落,观察到两球同时落地,改变小锤打击的力度,即改变A球被弹出时的速度,两球仍然同时落地,这说明
。?
(2)b同学采用如图乙所示的装置。两个相同的弧形轨道M、N分别用于发射小铁球P、Q,其中N的末端与光滑的水平板相切,两轨道上端分别装有电磁铁C、D。调节电磁铁C、D的高度,使AC=BD,从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初速度相等。现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上,然后切断电源,使两小铁球能以相同的初速度同时分别从轨道M、N的下端射出。实验可观察到P、Q两球相碰。仅仅改变弧形轨道M、N的高度,重复上述实验,仍能观察到相同的现象,这说明
。?
(3)c同学采用频闪照相的方法拍摄到如图丙所示的“小球做平抛运动”的照片。图中每个小方格的边长为10
cm,则由图可求得该小球做平抛运动的初速度大小为
m/s。(g取10
)?
3.某同学设计了一个探究平抛运动规律的实验,实验装置示意图如图甲所示。A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d。把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板B上。实验时依次将B板插入A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B板插入后一槽中并同时向纸面内侧平移距离d。实验得到小球在白纸上打下的若干痕迹点,如图乙所示。
(1)实验前应对实验装置反复调节,直到?
。?每次让小球从同一位置由静止释放,是为了?
。?
(2)每次将B板向内侧平移距离d,是为了?
。
(3)在图中绘出小球做平抛运动的轨迹。
4.如图所示,研究平抛运动规律的实验装置放置在水平桌面上,利用光电门传感器和碰撞传感器可测得小球的水平初速度和飞行时间,底板上的标尺可以测得水平位移。保持水平槽口距底板高度h=0.420
m不变。改变小球在斜槽导轨上下滑的起始位置,测出小球做平抛运动的初速度、飞行时间t和水平位移d,记录在表中。
(1)由表中数据可知,在h一定时,小球水平位移d与其初速度成
关系。?
(m/s)
0.741
1.034
1.318
1.584
t(ms)
292.7
293.0
292.8
292.9
d(cm)
21.7
30.3
38.6
46.4
(2)一位同学计算出小球飞行时间的理论值
==289.8
ms,发现理论值与测量值之差约为3
ms,经检查实验及测量无误,其原因是 。?
5.图1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。
图1
(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2中图象能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是________。
图2
(3)图3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两点竖直坐标为5.0
cm、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为________m/s,若C点的竖直坐标为60.0
cm,则小球在C点的速度为________m/s(结果保留两位有效数字,g取10
)。
图3
参考答案
【基础训练】
1.实验思路
位移或速度随时间变化
2.实验方案
相等时间
3.利用数码相机或平抛运动演示仪等获得物体做平抛运动的轨迹
4.【解析】为减小空气阻力对小球运动的影响,阻力与球的重力相比越小,影响越小,故A选项正确。
【答案】A
5.【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A项不正确;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B项正确,C项不正确;无论小球飞出的初速度是水平还是倾斜的,其运动轨迹都是一条抛物线,故D项不正确。
【答案】B
6.【解析】该实验需让小球重复同一个平抛运动轨迹多次,才能记录出小球的一系列位置,故必须让小球每次由同一位置静止释放。斜槽末端切线水平,小球才会做平抛运动。
【答案】(1)同一位置静止 斜槽末端切线水平 (2)BAC
7.【解析】(1)实验中斜槽轨道没必要光滑,因为本实验是研究平抛运动,只需要每次实验都能保证小球做相同的平抛运动,即每次实验都要保证小球初速度水平且相同,因此选项A错误,选项B、D正确。挡板高度可以不等间距变化,故选项C错误。
(2)因为钢球侧面在白纸上挤压出的痕迹点与球心等高,故将钢球放置于Q点,钢球的球心对应白纸上的位置即为坐标原点(平抛运动的起始点)。
【答案】(1)BD (2)球心
8.【解析】(1)由,y=得=,将(32.0,19.6)代入得=0.32×
m/s=1.6
m/s。
(2)由题图丙可知,小球由A→B和由B→C所用时间相等,且有,,解得=1.5
m/s,==2
m/s。
【答案】(1)1.6 (2)1.5 2
【提高训练】
1.【解析】(1)由平抛运动公式,在x轴方向上,在竖直方向上,代入数据解得T=0.1
s,=2
m/s。
(2)小球经过b点时竖直分速度==1.5
m/s,小球从开始运动到经过b时历时==0.15
s,说明小球经过a点时已经运动了=0.05
s,所以小球抛出点的坐标为;
=cm。
【答案】(1)2 (2)-10 -1.25
2.【解析】(1)在打击金属片时,两小球同时分别做平抛运动与自由落体运动,结果同时落地,则说明平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动。(2)让两小球同时从相同的弧形轨道上的相同高度滚下,从而使两小球同时滚离轨道并具有相同的速度。小球P做平抛运动,小球Q做匀速直线运动,两小球相遇则说明平抛运动在水平方向的分运动是匀速直线运动。(3)平抛运动可看成竖直方向的自由落体运动与水平方向的匀速直线运动的合运动。在竖直方向上,由可得t==0.1
s;在水平方向上,由x=t可得==2
m/s。
【答案】(1)平抛运动的竖直分运动是自由落体运动 (2)平抛运动的水平分运动是匀速直线运动 (3)2
3.【解析】平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。实验前应对实验装置反复调节,直到斜槽末端水平、A板水平且其上插槽与斜槽中心轴线垂直、B板竖直;每次让小球从同一位置由静止释放,是为了保持小球每次水平抛出的初速度相同;每次将B板向纸面内侧平移距离d,是为了保持相邻痕迹点的水平距离大小相同。
【答案】(1)斜槽末端水平、A板水平且其上插槽与斜槽中心轴线垂直、B板竖直 保持小球每次平抛时初速度相同
(2)保持相邻痕迹点的水平距离大小相同(合理即可)
(3)如图所示
4.【解析】(1)由表中数据可知,在h一定时,小球水平位移d与其初速度成正比。
(2)根据t=求解出的t偏小,是因为g取值偏大。
【答案】(1)正比
(2)g取值10偏大
5.【解析】(1)斜槽末端要保持水平,使小球飞出后做平抛运动,a项正确;要使每次小球做平抛运动的初速度相同,则每次小球应从同一高度由静止释放,b项错误,c项正确;描绘轨迹时应用平滑曲线连接各点,d项错误。
(2)对平抛运动,水平位移x=t,竖直位移,联立上述两式得y=，故图线应为直线,故选c。
(3)由解得,从O点运动到A、B、C各点的时间分别为=0.1
s、=0.3
s、=0.2
s,则平抛初速度,在C点速度。
【答案】(1)
ac
(2)
c
(2)
2.0
4.0
【基础训练】
1.实验思路
平抛运动是曲线运动,我们可以尝试将它分解为水平方向的分运动和竖直方向的分运动。只要知道这两个方向的
的关系,平抛运动的特点就清楚了。
2.实验方案
方案一：利用频闪照相或者录制视频的方法,记录物体做平抛运动时经过
所到达的位置。
方案二：设法描绘物体做平抛运动的轨迹,先研究水平方向的运动规律,再研究竖直方向的运动规律。
3.为获得物体做平抛运动的轨迹,你能想到哪些方法?
4.在探究平抛运动的特点实验中,为减小空气阻力对小球运动的影响,应采用( )
A.实心小铁球
B.空心小铁球
C.实心小木球
D.以上三种小球都可以
5.安装实验装置的过程中,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,初速度方向水平
C.保证小球在空中运动的时间每次都相等
D.保证小球运动的轨迹是一条抛物线
6.如图所示,在探究平抛运动的实验中,可以描绘出小球平抛运动的轨迹,实验简要步骤如下:
A.让小球多次由
释放,在一张印有小方格的纸上记下小球经过的一系列位置,如图中a、b、c、d所示。?
B.按图安装好器材,注意
,记下平抛初位置O点和过O点的水平线与竖直线。?
C.取下方格纸,以O为原点,以水平线为x轴,竖直线为y轴建立坐标系,用平滑曲线画出小球平抛运动的轨迹。
(1)完成上述步骤,将答案填在横线上。
(2)上述实验步骤的合理顺序是 。?
7.用如图所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出,落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低,钢球落在挡板上时,钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板,重新释放钢球,如此重复,白纸上将留下一系列痕迹点。
(1)下列实验条件必须满足的有 。?
A.斜槽轨道光滑
B.斜槽轨道末端水平
C.挡板高度等间距变化
D.每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球
(2)为定量研究,建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。取平抛运动的起始点为坐标原点,将钢球放置于Q点,钢球的 (选填“最上端”“最下端”或“球心”)对应白纸上的位置即为原点。?
8.图甲是探究平抛运动特点的实验装置图。
(1)图乙是正确实验取得的数据,其中O为抛出点,若已知当地重力加速度为9.8
,则此小球做平抛运动的初速度为
m/s。?
(2)在另一次实验中将白纸换成方格纸,每小格的边长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
)?
【提高训练】
1.某同学在做平抛运动实验时得到了如图所示的运动轨迹,a、b、c三点的位置在运动轨迹上已标出。(g取10
)则
(1)小球平抛的初速度为
m/s。?
(2)小球抛出点的位置坐标x=
cm,y= cm。?
2.三个同学根据不同的实验条件,进行了“探究平抛运动规律”的实验。
(1)a同学采用如图甲所示的装置。用小锤打击弹性金属片,金属片把A球沿水平方向弹出,同时B球被松开,自由下落,观察到两球同时落地,改变小锤打击的力度,即改变A球被弹出时的速度,两球仍然同时落地,这说明
。?
(2)b同学采用如图乙所示的装置。两个相同的弧形轨道M、N分别用于发射小铁球P、Q,其中N的末端与光滑的水平板相切,两轨道上端分别装有电磁铁C、D。调节电磁铁C、D的高度,使AC=BD,从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初速度相等。现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上,然后切断电源,使两小铁球能以相同的初速度同时分别从轨道M、N的下端射出。实验可观察到P、Q两球相碰。仅仅改变弧形轨道M、N的高度,重复上述实验,仍能观察到相同的现象,这说明
。?
(3)c同学采用频闪照相的方法拍摄到如图丙所示的“小球做平抛运动”的照片。图中每个小方格的边长为10
cm,则由图可求得该小球做平抛运动的初速度大小为
m/s。(g取10
)?
3.某同学设计了一个探究平抛运动规律的实验,实验装置示意图如图甲所示。A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d。把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板B上。实验时依次将B板插入A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B板插入后一槽中并同时向纸面内侧平移距离d。实验得到小球在白纸上打下的若干痕迹点,如图乙所示。
(1)实验前应对实验装置反复调节,直到?
。?每次让小球从同一位置由静止释放,是为了?
。?
(2)每次将B板向内侧平移距离d,是为了?
。
(3)在图中绘出小球做平抛运动的轨迹。
4.如图所示,研究平抛运动规律的实验装置放置在水平桌面上,利用光电门传感器和碰撞传感器可测得小球的水平初速度和飞行时间,底板上的标尺可以测得水平位移。保持水平槽口距底板高度h=0.420
m不变。改变小球在斜槽导轨上下滑的起始位置,测出小球做平抛运动的初速度、飞行时间t和水平位移d,记录在表中。
(1)由表中数据可知,在h一定时,小球水平位移d与其初速度成
关系。?
(m/s)
0.741
1.034
1.318
1.584
t(ms)
292.7
293.0
292.8
292.9
d(cm)
21.7
30.3
38.6
46.4
(2)一位同学计算出小球飞行时间的理论值
==289.8
ms,发现理论值与测量值之差约为3
ms,经检查实验及测量无误,其原因是 。?
5.图1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。
图1
(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2中图象能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是________。
图2
(3)图3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两点竖直坐标为5.0
cm、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为________m/s,若C点的竖直坐标为60.0
cm,则小球在C点的速度为________m/s(结果保留两位有效数字,g取10
)。
图3
参考答案
【基础训练】
1.实验思路
位移或速度随时间变化
2.实验方案
相等时间
3.利用数码相机或平抛运动演示仪等获得物体做平抛运动的轨迹
4.【解析】为减小空气阻力对小球运动的影响,阻力与球的重力相比越小,影响越小,故A选项正确。
【答案】A
5.【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A项不正确;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B项正确,C项不正确;无论小球飞出的初速度是水平还是倾斜的,其运动轨迹都是一条抛物线,故D项不正确。
【答案】B
6.【解析】该实验需让小球重复同一个平抛运动轨迹多次,才能记录出小球的一系列位置,故必须让小球每次由同一位置静止释放。斜槽末端切线水平,小球才会做平抛运动。
【答案】(1)同一位置静止 斜槽末端切线水平 (2)BAC
7.【解析】(1)实验中斜槽轨道没必要光滑,因为本实验是研究平抛运动,只需要每次实验都能保证小球做相同的平抛运动,即每次实验都要保证小球初速度水平且相同,因此选项A错误,选项B、D正确。挡板高度可以不等间距变化,故选项C错误。
(2)因为钢球侧面在白纸上挤压出的痕迹点与球心等高,故将钢球放置于Q点,钢球的球心对应白纸上的位置即为坐标原点(平抛运动的起始点)。
【答案】(1)BD (2)球心
8.【解析】(1)由,y=得=,将(32.0,19.6)代入得=0.32×
m/s=1.6
m/s。
(2)由题图丙可知,小球由A→B和由B→C所用时间相等,且有,,解得=1.5
m/s,==2
m/s。
【答案】(1)1.6 (2)1.5 2
【提高训练】
1.【解析】(1)由平抛运动公式,在x轴方向上,在竖直方向上,代入数据解得T=0.1
s,=2
m/s。
(2)小球经过b点时竖直分速度==1.5
m/s,小球从开始运动到经过b时历时==0.15
s,说明小球经过a点时已经运动了=0.05
s,所以小球抛出点的坐标为;
=cm。
【答案】(1)2 (2)-10 -1.25
2.【解析】(1)在打击金属片时,两小球同时分别做平抛运动与自由落体运动,结果同时落地,则说明平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动。(2)让两小球同时从相同的弧形轨道上的相同高度滚下,从而使两小球同时滚离轨道并具有相同的速度。小球P做平抛运动,小球Q做匀速直线运动,两小球相遇则说明平抛运动在水平方向的分运动是匀速直线运动。(3)平抛运动可看成竖直方向的自由落体运动与水平方向的匀速直线运动的合运动。在竖直方向上,由可得t==0.1
s;在水平方向上,由x=t可得==2
m/s。
【答案】(1)平抛运动的竖直分运动是自由落体运动 (2)平抛运动的水平分运动是匀速直线运动 (3)2
3.【解析】平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。实验前应对实验装置反复调节,直到斜槽末端水平、A板水平且其上插槽与斜槽中心轴线垂直、B板竖直;每次让小球从同一位置由静止释放,是为了保持小球每次水平抛出的初速度相同;每次将B板向纸面内侧平移距离d,是为了保持相邻痕迹点的水平距离大小相同。
【答案】(1)斜槽末端水平、A板水平且其上插槽与斜槽中心轴线垂直、B板竖直 保持小球每次平抛时初速度相同
(2)保持相邻痕迹点的水平距离大小相同(合理即可)
(3)如图所示
4.【解析】(1)由表中数据可知,在h一定时,小球水平位移d与其初速度成正比。
(2)根据t=求解出的t偏小,是因为g取值偏大。
【答案】(1)正比
(2)g取值10偏大
5.【解析】(1)斜槽末端要保持水平,使小球飞出后做平抛运动,a项正确;要使每次小球做平抛运动的初速度相同,则每次小球应从同一高度由静止释放,b项错误,c项正确;描绘轨迹时应用平滑曲线连接各点,d项错误。
(2)对平抛运动,水平位移x=t,竖直位移,联立上述两式得y=，故图线应为直线,故选c。
(3)由解得,从O点运动到A、B、C各点的时间分别为=0.1
s、=0.3
s、=0.2
s,则平抛初速度,在C点速度。
【答案】(1)
ac
(2)
c
(2)
2.0
4.0