2020-2021学年高一物理人教版必修2同步课时作业（3）实验：研究平抛运动

2020-2021学年高一物理人教版必修2同步课时作业
（3）实验：研究平抛运动
1.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,用平滑曲线连接各痕迹点就可得到平抛运动的轨迹.
(1)实验前应对实验装置反复调节,直到斜轨_______、A板_____________、插槽垂直于斜轨并在斜轨末端正下方.每次让小球从同一位置由静止释放,是为了使小球每次做平抛运动的_____________.
(2)每次将B板向内侧平移距离d,是为了使记录纸上每两点之间的水平距离等于小球在____________.
(3)如图乙所示,该同学在实验中记录小球做平抛运动的起点位置为小球运动一段时间后的位置,根据图中所示平抛运动的部分轨迹,求出小球做平抛运动的初速度为_________m/s.
2.某同学用如图甲、乙两装置探究平抛运动的规律:
(1)如图甲所示,两球处于同一高度静止。用小锤击打弹性金属片,P球就沿水平方向飞出,同时Q球被松开做自由落体运动,则下列关于这个实验的说法正确的是( )
A.Q球先落地,P球后落地
B.两球落地的先后顺序由小锤打击力的大小而定
C.两球同时落地,说明P球水平方向的分运动为匀速直线运动
D.两球同时落地,说明P球竖直方向的分运动为自由落体运动
(2)如图乙所示,上、下两个完全相同的圆弧轨道分别固定在竖直板上的不同高度处,轨道的末端水平,相同的两个小球分别被电磁铁吸引位于两个圆弧轨道顶端,断开开关,使两个小球同时开始运动。离开圆弧轨道后,A球做平抛运动,B球进入一个光滑的水平轨道,则改变上面轨道的高度,多次重复上述实验过程,总能观察到A球正好落在B球上,则能说明平抛运动________________________。
3.在“探究平抛运动规律”的实验中：
(1)在做“研究平抛运动”的实验时,让小球多次沿同一轨道运动,通过描点法画小球做平抛运动的轨迹.为了能较准确地描绘运动轨迹,
A.通过调节使斜槽的末端保持______;
B.每次释放小球的位置必须______(“相同”或者“不同”)
C.每次必须由_______释放小球(“运动”或者“静止”)
D.小球运动时不应与木板上的白纸相接触
E.将球的位置记录在纸上后,取下纸,将点连成______(“折线”或“直线”或“平滑曲线”)
(2)某同学在做“研究平抛物体的运动”的实验中,忘记了小球抛出点的位置O,如图所示,A为物体运动一段时间后的位置.g取10m/s2,根据图象,可知平抛物体的初速度为_________；小球抛出点的位置O的坐标为___________.
4.在做“研究平抛运动”的实验中,为了确定小球在不同时刻在空中所通过的位置,实验时用了如图所示的装置。先将斜槽轨道的末端调整水平,在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸。将该木板竖直立于水平地面上,使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A;将木板向远离槽口的方向平移距离x,再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞在木板上得到痕迹B;将木板再向远离槽口的方向平移距离x,小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,再得到痕迹C。
若测得木板每次移动距离,间距离,间距离。请回答以下问题:(g取)
(1)为什么每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放?
(2)根据以上直接测量的物理量来求得小球初速度的表达式为___________。(用题中所给字母表示)
(3)小球初速度的值为__________m/s。
5.如图a所示,是一可升降的竖直支架,支架顶端A处固定一弧形轨道,轨道末端水平,一木板的上端交接于过A的水平转轴上,下端搁在水平地面上,将一小球从弧形轨道某一位置由静止释放,小球落在木板上的某处,测出小球平抛运动的水平射程x和此时木板与水平面的夹角θ,并算出。改变支架的高度,将小球从同一位置静止释放,重复实验,得到多组x和值,并用记录的数据在图b的坐标系中描点连线,作出的关系图。根据图象可知小球做平抛运动的初速度__________;实验中发现,当θ超过60°后,小球将不会掉落在斜面上,则斜面的长度为___________m。(重力加速度g取,结果保留两位有效数字)
6.某同学在研究平抛运动的实验中,在小方格纸上画出小球做平抛运动的轨迹以后,又在轨迹上取出四个点(轨迹已擦去).已知小方格纸的边长.g取.请你根据小方格纸上的信息,完成下面几个问题:(结果保留三位有效数字)
(1)小球平抛运动的初速度__________m/s.
(2)物体运动到b点时的瞬时速度__________m/s;
(3)从抛出点到c点所经历的时间是__________s.
答案以及解析
1.答案：(1)末端水平;水平;初速度都相同
(2)水平方向实际运动的距离
(3)2.0
解析：(1)实验前应对实验装置反复调节,直到斜槽末端水平,保证小球抛出时初速度水平,做平抛运动,每次让小球从同一位置由静止释放,是为了保持小球水平抛出的初速度相同;
(2)平抛运动在水平方向上的分运动为匀速直线运动,每次将B板向纸面内侧平移距离d,是为了保持小球在相邻痕迹点的水平距离大小相同且等于小球相邻两次打点间的水平位移,即为获取相等的时间并在y轴上形成位移差;
(3)由,解得,
小球做平抛运动的初速度为.
2.答案：(1)D (2)在水平方向上做匀速直线运动
解析：(1)用小锤击打弹性金属片,P球就水平飞出,同时Q球被松开,做自由落体运动,两球同时落到地而,可知P球竖直方向上的运动规律与Q球相同,即平抛运动竖直方向上做自由落体运动,故A、B、C错误,D正确。
(2)让两小球从相同的弧形轨道上相同高度滚下,从而使两小球同时滚离轨道并具有相同的速度。小球A做平抛运动,小球B做匀速直线运动,当两小球相遇时则说明小球平抛运动中水平方向是匀速直线运动。当同时改变两小球滚下的高度时,仍能相碰,则说明平抛运动水平方向总是匀速直线运动。
3.答案：(1)水平;相同;静止;光滑曲线; (2)2m/s;(-20,-5)
解析：(1)因为平抛运动的初速度方向沿水平方向,所以一定要使斜槽的末端保持水平,为了保证小球做平抛运动的初速度相同,所以每次释放小球的位置必须相当将球的位肾记录在纸上后,取下纸,将点连成平滑曲线。
(2)做平抛运动的物体,在竖直方向上是初速度为零的匀加速直线运动,所以根据逐差法,可得,
小球在水平方向上做匀速直线运动,所以小球的初速度为;C点竖直方向的速度,又由得,则从抛出点到A点的时间为,所以抛出点距离点的水平位移为,抛出点的横坐标为,抛出点离A点的竖直位移为,则抛出点的纵坐标为,故坐标为(-20,-5)。
4.答案：(1)为了保证小球每次做平抛运动的初速度相同 (2) (3)1.00
解析：(1)每次从斜槽上紧靠挡板处由静止释放小球,是为了使小球离开斜槽末端时有相同的初速度。
(2)根据平抛运动在水平方向上为匀速直线运动,则小球从A到B和从B到C运动时间相等,设为T;竖直方向由匀变速直线运动则有,且。解以上两式得:。
(3)代入数据解得。
5.答案：1.0m/s;0.69m
解析：根据得,则水平射程为。可知图线的斜率,,解得。当时,有,则斜面的长度为。
6.答案：(1)1.00 (2)1.25 (3)0.125
解析：(1)由得,,则初速度。
(2)已知,所以。
(3)b点竖直分速度,由得,。