2.3 科学探究_平抛运动的特点 同步训练 Word版含答案

(
…………○…………外…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
)
(
※※请※※不※※要※※在※※装※※订※※线※※内※※答※※题※※
)
(
…………○…………内…………○…………装…………○…………订…………○…………线…………○…………
)
第3节
科学探究:平抛运动的特点
一、单选题
1.如图，是“研究平抛物体运动”的实验装置，以下实验过程的一些做法，其中不正确或不必要的有（??
）
A.?安装斜槽轨道，使其末端保持水平???????B.?斜槽轨道必须要求足够光滑
C.?每次小球应从同一位置静止释放???????????D.?为得到小球的运动轨迹，可以用平滑的曲线连接记录的点
2.研究平抛运动的实验装置如图所示。某同学设想在小球下落的空间中选取三个竖直平面
1、2、3，平面与斜槽所在的平面垂直。小球从斜槽末端水平飞出，运动轨迹与平面
1、2、3
的交点依次为
A、B、
C。小球由
A
运动到
B，竖直位移为
y1
，
动能的变化量为
ΔEk1
，
速度的变化量为
Δv1；小球由
B
运动到
C，竖直位移为
y2
，
动能的变化量为
ΔEk2
，
速度的变化量为
Δv2。若
y1
=
y2
，
忽略空气阻力的影响，下列关系式正确的是
（
??）
A.?ΔEk1<ΔEk2????????????????????????B.?ΔEk1=ΔEk2????????????????????????C.?Δv1<Δv2????????????????????????D.?Δv1=Δv2
3.某同学用如图所示的装置研究平抛运动。在实验中，小球每次都从斜面上的同一高度下落，而放有复写纸和白纸的木板离水平桌面的高度依次调为h、2h、3h，根据小球撞击木板时在白纸上留下的点迹，可得小球平抛时的水平位移分别为x1、x2、x3
，
则（??
）
A.?若
，则能说明小球在水平方向做匀速直线运动
B.?若
，则能说明小球在水平方向做匀速直线运动
C.?若
，则能说明小球在水平方向做匀速直线运动
D.?若
，则能说明小球在水平方向做匀速直线运动
4.在做“研究平抛物体的运动”实验之前，必须调整实验装置，下列操作必要且正确的是:（
??）
A.?将斜槽的末端切线调成水平
B.?每次要平衡摩擦力
C.?在坐标纸上记录斜槽末端槽口的位置O，作为小球做平抛运动的起点和所建坐标系的原点
D.?小球每次应从斜槽不同高度释放
5.平抛物体的运动规律可概括为两条：第一条，水平方向做匀速直线运动；第二条，竖直方向做自由落体运动。为了研究平抛物体的运动。可做下面的实验，如图所示，用小锤打击弹性金属片，A球水平飞出，同时B球被松开，两球同时落到地面，则这个实验（
??）
A.?只能说明上述规律中的第一条?????????????????????????????B.?只能说明上述规律中的第二条
C.?不能说明上述规律中的任何一条?????????????????????????D.?能同时说明上述两条规律
6.某物理实验小组利用如图所示装置测量小球做平抛运动的初速度。在地面上沿抛出的速度方向水平放置一把刻度尺，让悬挂在抛出点处的重锤的投影落在刻度尺的零刻度线上，则利用小球在刻度尺上的落点位置，就可以直观地得到小球做平抛运动的初速度。下列各图表示四位同学在刻度尺旁边分别制作出的速度标尺（图中P点为重锤的投影位置），其中可能正确的是（?
）
A.????B.?
C.????D.?
7.为了探究影响平抛运动水平射程的因素，某同学通过改变抛出点的高度及初速度的方法做了6次实验，实验数据记录如下表：
序号
抛出点的高度/m
水平初速度/（m·s－1）
水平射程/m
1
0．20
2
0．40
2
0．20
3
0．60
3
0．45
2
0．60
4
0．45
4
1．2
5
0．80
2
0．8
6
0．80
6
2．4
以下探究方案符合控制变量法的是（
?）
A.?若探究水平射程与高度的关系，可用表中序号为1、3、5的实验数据??????????B.?若探究水平射程与高度的关系，可用表中序号为2、4、6的实验数据
C.?若探究水平射程与初速度的关系，可用表中序号为1、3、5的实验数据??????????D.?若探究水平射程与初速度的关系，可用表中序号为2、4、6的实验数据
8.利用如图所示的装置研究平抛运动的特点，让小球多次沿同一轨迹运动，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，下面列出了一些操作要求，将你认为不正确的选项前面的字母填在横线上(
??)
A.?通过调节使斜槽的末端保持水平
B.?每次释放小球的位置必须不同
C.?每次必须在斜槽上的同一位置由静止释放小球
D.?小球运动时不应与木板上的白纸(或坐标纸)相接触
二、多选题
9.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.?使斜槽末端切线保持水平
C.?让小球每次都从同一高度由静止开始滚下
D.?坐标系原点应为小球在斜槽末端时球心在坐标纸上的水平投影点
E.?应调节木板在竖直平面内
F.?用一条平滑曲线将所记录的合适点连起来，个别偏离这条曲线较远的点应舍去
10.关于“研究物体平抛运动”实验，下列说法正确的是（??
）
A.?小球与斜槽之间有摩擦会增大实验误差
B.?安装斜槽时其末端切线应水平
C.?小球必须每次从斜槽上同一位置由静止开始释放
D.?小球在斜槽上释放的位置离斜槽末端的高度尽可能低一些。
E.?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
F.?在白纸上记录斜槽末端槽口的位置O，作为小球做平抛运动的起点和所建坐标系的原点
11.某同学在做“研究平抛物体的运动”的实验时，关于这个实验，以下说法正确的是（??
）
A.?小球释放的初始位置越高越好?????????????????????????????????B.?每次小球要从同一高度同一位置由静止释放
C.?实验前要用重垂线检查坐标纸上的竖线是否竖直?????D.?小球的平抛运动要靠近但不接触木板
12.在做“研究平抛运动”的实验时，下列说法正确的是（?
）
A.?安装有斜槽的木板时，一定要注意木板是否竖直??????????B.?安装有斜槽的木板时，只需注意小球不和木板发生摩擦
C.?每次实验都要把小球从同一位置由静止释放??????????D.?实验的目的是描出小球的运动轨迹，分析平抛运动的规律
三、计算题
13.在一次国际城市运动会中，要求运动员从高为H=8m的平台上A点由静止出发，如图所示，沿着动摩擦因数为μ=0.2的滑道向下运动到B点后水平滑出，最后落在水池中．设滑道的水平距离为L=4m，B点的高度h可由运动员自由调节(取g＝10
m/s2)．)运动员要达到最大水平运动距离，B点的高度h应调为多大？对应的最大水平距离是多少？
四、实验探究题
14.三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）甲同学采用如图甲所示的装置。用小锤击打弹性金属片，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。改变小锤击打的力度，即改变A球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明________。
（2）乙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的末端可看做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在轨道末端的水平初速度v0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，使两小球能以相同的初速度v0同时分别从轨道M、N的末端射出。实验可观察到的现象应是________。仅仅改变弧形轨道M的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明________。
（3）丙同学采用频闪照相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L=1.25
cm，则由图可求得拍摄时每________s曝光一次，该小球做平抛运动的初速度大小为________m/s。（g取9.8
m/s2）。分析可知，图中第一个球的位置________（填“是”或“不是”）平抛运动的起点。
（4）下列哪个因素不会使“研究平抛物体的运动”实验误差增大
（________）
A.小球与斜槽之间有摩擦
B.安装斜槽时其末端切线不水平
C.建立坐标系时，以斜槽末端端口位置为坐标原点
D.根据曲线计算平抛运动的初速度时，在曲线上取作计算的点离原点O较近
15.在“研究平抛物体运动”的实验中，可以测出小球经过曲线上任意位置的瞬时速度，
（1）实验简要步骤如下：
A．让小球多次从________位置由静止滚下，记下小球穿过卡片孔的一系列位置；
B．按图安装好器材，注意斜槽末端________，记下坐标原点
点和过
点的竖直线；
C．测出曲线上某点的坐标
，用
________算出该点的瞬时速度；
D．取下白纸，以
为原点，以竖直线为轴建立坐标系，用平滑曲线画平抛轨迹。
（a）完成上述步骤，将正确答案填在横线上；
（b）上述实验步骤的合理顺序是________。
（2）如图示是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹，
为平抛的起点，在轨迹上任取两点
，测得
两点竖直坐标
为
为
，两点水平间距
为
，则平抛小球的初速度
为________
，（结果保留两位有效数字，
取
）
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】
B
【解析】【解答】ABC．小球做平抛运动，需要保持轨道的末端切线水平，每次小球从同一位置静止释放，不需要轨道足够光滑，AC正确，不符合题意；B错误，符合题意；
D．小球的运动轨迹为曲线，所以需要用平滑的曲线连接记录的各点，D正确，不符合题意。
故答案为：B。
【分析】只要从同一位置无初速度释放小球，轨道的粗糙对小球离开的初速度没有影响。
2.【答案】
B
【解析】【解答】由平抛运动的特点可知，小球在竖直方向做自由落体运动，水平方向做匀速直线运动，由于水平板竖直方向上的间距相等，故小球经过板1-2的时间大于经过板2-3的时间，由于小球做平抛运动过程中忽略空气阻力的影响，只有重力做功，根据动能定理可知：△Ek1=△Ek2
根据动量定理可知：合外力的冲量等于动量的变化，由于小球经过板1-2的时间大于经过板2-3的时间，所以△p1＞△p2
由公式
可知，
故答案为：B
【分析】利用重力做功可以判别动能变化量的大小变化；利用动量定理可以判别速度变化量的大小变化。
3.【答案】
B
【解析】【解答】小球离开桌面后竖直方向上做自由落体运动，复写纸和白纸的木板离水平桌面的高度依次调为h、2h、3h，据
可得，小球三次在空中运动时间
．
A．若
，据
知，小球在水平方向不是做匀速直线运动．A不符合题意．
B．若
，据
知，小球在水平方向做匀速直线运动．B符合题意．
C．若
，据
知，小球在水平方向不是做匀速直线运动．C不符合题意．
D．若
，据
知，小球在水平方向不是做匀速直线运动．D不符合题意．
故答案为：B
【分析】利用竖直方向的高度可以判别运动的时间；假如水平方向是做匀速运动，那么位移之比应该与运动时间成正比。
4.【答案】
A
【解析】【解答】通过调节使斜槽末端保持水平，是为了保证小球做平抛运动，故A符合题意；做平抛实验时需要保证每次平抛的速度都一样，对于接触面是否光滑没有要求，也不需要平滑摩擦力，故B不符合题意；在坐标纸上记录小球放在斜槽末端槽口时球心的位置O，作为小球做平抛运动的起点和所建坐标系的原点，故C不符合题意；为了保证平抛运动初速度相等，所以要求小球每次都从斜槽同一高度释放，故D不符合题意；
故答案为：A
【分析】研究平抛运动时只要同一高度无初速度释放时摩擦力影响是相同的所以不需要平衡摩擦力；坐标原点应该选取小球圆心的投影；每次需要同一高度释放小球。
5.【答案】
B
【解析】【解答】两球同时落到地面，说明竖直方向上运动的时间相等，B符合题意。
故答案为：B
【分析】两个小球同时落地只能说明平抛运动竖直方向的运动做自由落体。
6.【答案】
A
【解析】【解答】设小球做平抛运动的竖直高度为h，由h＝
gt2
，
得t＝
；在水平方向有x＝v0t，即平抛运动的水平位移x＝v0
，可见x与v0成正比，在速度标尺上的速度值应该是均匀分布的，BCD不符合题意，A符合题意，故答案为：A。
【分析】研究平抛运动需将运动分解为水平的匀速直线运动与竖直的自由落体运动，在速度标尺上的速度值应该是均匀分布的。
7.【答案】
A
【解析】【解答】若探究水平射程与高度的关系，应保证物体平抛运动的初速度不变，改变下落高度，选项A正确，B错误；若探究水平射程与初速度的关系，应保证平抛运动的下落高度不变，改变初速度，选用的数据可以是1、2的实验数据或3、4的实验数据或5、6的实验数据，选项C、D错误，BCD不符合题意，A符合题意，故答案为：A。
【分析】根据平抛运动的规律，水平射程与高度与初速度大小有关，因此在探究影响平抛运动水平射程的因素时，需要控制初速度不变。
8.【答案】
B
【解析】【解答】要使小球做平抛运动，斜槽轨道末端必须水平，A不符合题意.要使小球每次抛出的初速度相等，释放小球时必须在斜槽上同一位置由静止释放，B符合题意，正确，C不符合题意.小球离开轨道后，仅受重力作用，不能有摩擦，D不符合题意.
故答案为：B
【分析】每次释放小球都必须是同一位置无初速度释放；斜槽末端切线水平为了使初速度方向水平；平抛运动小球只受重力所以不能与白纸接触。
二、多选题
9.【答案】
A,B,C,D,E,F
【解析】【解答】A．使用密度大、体积小的钢球可以减小做平抛运动时的空气阻力，A符合题意；
B．实验中必须保证小球做平抛运动，而平抛运动要求有水平初速度且只受重力作用，所以斜槽轨道必须要水平，B符合题意；
C．为确保有相同的水平初速度，所以要求从同一高度无初速度释放，C符合题意；
D．平抛运动的起点即为坐标系原点应为小球在斜槽末端时球心在坐标纸上的水平投影点，D符合题意；
E．实验时应调节木板在竖直平面内，这样可以避免小球与坐标纸之间的摩擦力作用引起的误差，E符合题意；
F．用一条平滑曲线将所记录的合适点连起来，个别偏离这条曲线较远的点应舍去，这样可以使描绘曲线更准确，F符合题意。
故答案为：ABCDEF。
【分析】平抛运动应该使用质量大密度小的钢球可以减少阻力的影响；斜槽末端必须保持切线水平可以保证平抛初速度沿水平方向；每次让小球同一位置下落可以保持初速度大小不变。
10.【答案】
B,C,E
【解析】【解答】A．小球与斜槽之间有摩擦，不会影响小球做平抛运动，A不符合题意；
B．研究平抛运动的实验很关键的地方是要保证小球能够水平飞出，只有水平飞出时小球才做平抛运动，则安装实验装置时，斜槽末端切线必须水平的目的是为了保证小球飞出时初速度水平，B符合题意；
C．由于要记录小球的运动轨迹，必须重复多次，才能画出几个点，因此为了保证每次平抛的轨迹相同，所以要求小球每次从同一高度由静止释放，C符合题意；
D．小球释放位置离斜槽末端位置太低，小球平抛的初速度会很小，作图时偶然误差对实验的影响会增大，D不符合题意；
E．根据平抛运动的特点可知其运动轨迹在竖直平面内，因此在实验前，应使用重锤线调整面板在竖直平面内，即要求木板平面与小球下落的竖直平面平行，故E符合题意；
F．在白纸上记录斜槽末端槽口的位置
，不能作为小球做平抛运动的起点，应以小球平抛的初始位置即球心为坐标系的原点，建立坐标系，故F不符合题意；
故答案为：BCE。
【分析】小球与斜槽之间的摩擦力对平抛的初速度没有影响；小球释放位置距离斜槽末端尽可能高一点；小球球心位置为坐标系的原点。
11.【答案】
B,C,D
【解析】【解答】AB.为了保证每次小球平抛的轨迹相同，抛出速度相同，所以每次小球必须从同一高度由静止释放，A不符合题意B符合题意
C.因为平抛运动竖直是自由落体运动，在一个竖直面上，所以坐标纸必须用重垂线检查是否竖直，C符合题意
D.小球的平抛运动靠近木板，但不能接触，如果接触，会受到摩擦力作用，使运动不再是平抛运动，D符合题意
故答案为：BCD
【分析】保持弹射器水平是为了使小球做平抛运动，而不是斜抛运动；从同一位置静止释放，是为了使每次实验的小球具有相同的初速度，小球不与竖直放置的纸板接触是为了规避掉摩擦力对实验的影响，结合选项分析求解即可。
12.【答案】
A,C,D
【解析】【解答】安装有斜槽的木板时，必须使斜槽末端切线水平，使木板竖直，以确保小球水平飞出和正确画出小球的运动轨迹，A正确，B错误；小球每次从斜槽上的同一位置由静止开始滚下，可保证小球初速度不变，C正确；由实验目的可知，D正确，B不符合题意，ACD符合题意，故答案为ACD。
【分析】本题考查实验的细节问题，安装有斜槽的木板时，一定要注意木板是否竖直，以免小球与板面相碰；每次实验都要把小球从同一位置由静止释放，确保小球每次的轨迹相同；实验的目的是描出小球的运动轨迹，分析平抛运动的规律。
三、计算题
13.【答案】
解：设人在从A下滑到B时的加速度为a,到达B点的速度为v，
根据牛顿第二定律，则
，
整理得：
，
A到B的距离
，
到达B点时
，
从B水平抛出，则飞行时间
，水平距离
，
由以上各式得：
，
由数学基本不等式得当
时x有最大值：
代入数据当h=3.6m时x最大x=7.2m
【解析】【分析】求出物体下滑时的加速度，利用运动学公式求出末状态的速度，物体之后做斜抛运动，水平竖直分解，利用竖直方向求出运动时间，进而求出水平方向运动的距离。
四、实验探究题
14.【答案】
（1）平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动
（2）P球击中Q球；平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动
（3）0.035；0.71；不是
（4）A
【解析】【解答】（1）B球做自由落体运动，改变平抛运动的初速度，发现两球仍同时落地，说明竖直方向两球运动情况相同，即平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动。
?
（2）改变两球高度差P球总能击中Q球，说明两球水平方向运动情况相同，因Q球做匀速直线运动，说明平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动。
（3）根据平抛运动规律，则有
?
代入数值可解得
v=0.71m/s
如果位置1是平抛运动的起点，根据初速度为零的匀变速直线运动的特点，在竖直方向上在相等的时间内位移大小之比为1：3：5：7，由图可知是1：2：3，所以1不是平抛运动的起点。
（4）A．小球与斜槽之间有摩擦力不影响实验的误差，只要保证小球从同一位置由静止释放，使得平抛运动的初速度相同，A符合题意；
B．安装斜槽时末端不水平，会导致初速度不水平，使得误差增大，B不符合题意；
C．建立坐标系时，应该以小球在斜槽末端在竖直板上球心的投影为坐标原点，以末端端口位置为坐标原点使得误差增大，C不符合题意；
D．为了减小测量的误差，在曲线上所取的计算点离原点远一些，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】（1）甲图重力两个小球同时落地说明其平抛运动在竖直方向上是自由落体运动；
（2）乙同学可以看到两个小球发生碰撞，说明了平抛运动其水平方向为匀速直线运动；
（3）利用平抛运动的位移公式可以求出时间间隔和初速度的大小；结合匀变速直线运动的特点可以判别其第一个小球位置不是初始位置；
（4）小球与斜槽之间有摩擦力不会影响小球平抛运动的初速度大小。
?
15.【答案】
（1）同一；水平；；BADC
（2）2.0
【解析】【解答】让小球多次从斜槽上同一位置无初速度滚下，保证小球每次平抛运动的轨迹相同。为了使小球做平抛运动，则斜槽的末端要水平。根据
?
解得
竖直方向上的分速度为
水平方向初速度为
利用矢量平行四边形，则有
上述实验步骤的合理顺序是BADC。小球在竖直方向上做自由落体运动，有
联立可以解得
水平方向做匀速直线运动，则水平方向的速度即小球的平抛速度为
【分析】（1）研究平抛运动多次让小球从同一位置静止释放；注意斜槽末端需要切线水平；利用平抛运动的位移公式可以求出初速度的表达式；合理顺序是BADC;
（2）利用平抛运动的位移公式可以求出初速度的大小。
?