高中物理人教版 (2019)必修 第二册3 实验：探究平抛运动的特点课堂检测

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课时作业精选（2019人教版必修第二册）分层课时作业精选之进阶拓展课时05  实验：探究平抛运动的特点1. 如图所示为一小球做平抛运动的闪光照片的一部分，图中背景方格的边长均为L，重力加速度为g，那么：
 （1）闪光频率为______Hz；（2）小球运动的初速度的大小是______m/s；（3）小球经过B点时的速度大小为______m/s。【答案】    ①.     ②.     ③. 【解析】【分析】【详解】（1）[1]小球在竖直方向上做自由落体运动，则根据可得闪光周期为则闪光频率为（2）[2]小球方向做匀速直线运动，则有（3）[3]小球经过B点时的竖直分速度为则小球经过B点时的速度大小为2. 图甲是“研究平抛物体的运动”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，是为了保证每次小球平抛_____________。（2）在另一次实验中将白纸换成方格纸，每个格的边长，实验记录了小球在运动中的三个位置，如图乙所示，则该小球做平拋运动的初速度为_____________m/s，小球运动到B点的竖直分速度为_____________m/s，O点____平抛运动的抛点（填“是”或“不是”，）。【答案】    ①. 水平    ②. 初速度相同    ③. 1.5    ④. 2    ⑤. 不是【解析】【详解】（1）[1][2]实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线水平，每次让小球从同一位置由静止释放，是为了保证每次小球平抛初速度相同；（2）[3][4][5]小球在水平方向做匀速直线运动，由图可知，相邻两个点间的时间间隔相等，由竖直方向做自由落体运动得解得相邻两个点的时间间隔则该小球做平拋运动的初速度由匀变速直线运动中间时刻瞬时速度等于该过程的平均速度可得B点的竖直分速度为若O点为抛出点，则竖直方向的位移应满足由图可知，不满足这样的比列关系式，所以O点不是平抛运动的抛点。3. 在“探究平抛运动的特点”实验中，（1）图1是用横挡条卡住平抛小球，用铅笔标注小球最高点，确定平抛运动轨迹的方法，坐标原点应选小球在斜槽末端时的___________在坐标纸上的水平投影点。A．球心    B．球的上端    C．球的下端在此实验中，下列说法正确的是___________。A．斜槽轨道必须光滑B．记录的点应适当多一些C．用光滑曲线把所有的点连接起来D．y轴的方向根据重锤线确定（2）图2是利用图1装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片，由照片可判断实验操作错误的是___________。A．释放小球时初速度不为0B．释放小球的初始位置不同C．斜槽末端切线不水平【答案】    ①. B    ②. BD    ③. C【解析】【详解】（1）[1]由题干中确定小球平抛运动轨迹的方法及实验原理知，坐标原点应选小球在斜槽末端点时小球的上端在坐标纸上的水平投影点，所以选B。[2]A．实验过程中，斜槽轨道不一定光滑，只要能够保证小球从同一位置由静止释放，即使轨道粗糙，小球离开斜槽末端的速度也是一样的，所以A错误；B．记录点应适当多一些，能够保证描点所得的轨迹更平滑、准确，B正确；C．描点时与平滑曲线偏差过大的点须舍去，C错误；D．y轴必须沿竖直方向，即用重锤线确定，即D正确。（2）[3]由题图可知斜槽末端切线不水平，才会造成小球离开斜槽后做斜抛运动，C符合题意4. （1）利用如图所示的装置研究平抛运动。为了画出一条钢球做平抛运动的轨迹，要求___________。（填正确选项前的字母）A．钢球每次可以从斜槽上不同的位置滚下    B．钢球每次必须从斜槽上相同的位置滚下C．斜槽末端的切线可以不调成水平    D．斜槽必须是光滑的（2）图2为某次实验得到的坐标纸，选择轨迹上的A、B、C三点来研究，则A点___________（选填“是”或“不是”）斜槽轨道末端抛出点。坐标纸的每小格为边长a（单位为m）的小正方形，当地重力加速度为g，则平抛初速度大小为v0=___________（只要写出表达式即可）。【答案】    ①. B    ②. 不是    ③. 【解析】【详解】(1)[1]AB．为了保证小球平抛运动初速度相同，则每次从同一高度由静止释放小球。故A错误；B正确；C．为了保证小球水平飞出，则斜槽的末端切线保持水平。故C错误；D．斜槽是否光滑不影响结果。故D错误。故选B。(2)[2] [3]设相邻两点间的时间间隔为T，有解得小球在B点时竖直方向的瞬时速度为则小球在A点时竖直方向的瞬时速度为所以A点不是斜槽轨道末端抛出点。5. 如图所示，探究平抛运动的特点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v0、飞行时间t和水平位移d，记录在表中。v0（m/s）0.7411.0341.3181.584t（ms）292.7293.0292.8292.9d（cm）21.730.338.646.4（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v0成________关系。（2）一位同学计算出小球飞行时间的理论值t理＝＝s＝289.8ms，发现理论值与测量值之差约为3ms。经检查，实验及测量无误，其原因是________________________________________________。（3）另一位同学分析并纠正了上述偏差后，另做了这个实验，竟发现测量值t′依然大于自己得到的理论值t理′，但二者之差在3~7ms之间，且初速度越大差值越小。对实验装置的安装进行检查，确认斜槽槽口与底座均水平，则导致偏差的原因是_________________________________。【答案】    ①. 正比    ②. 计算时重力加速度取值（10 m/s2）大于实际值    ③. 见解析【解析】【详解】(1)[1]由题表中数据可知，h一定时，运动时间相同，所以小球的水平位移d与其初速度v0成正比关系；(2)[2]该同学计算时重力加速度取的是10m/s2，而实际重力加速度约为9.8m/s2，实际飞行过程还可能受到空气阻力，故导致约3ms的偏差；(3)[3]光电门传感器置于槽口的内侧，使时间的测量值大于理论值，且初速度越大，二者差值越小。6. 在做“研究平抛运动”的实验中，为了确定小球在不同时刻所通过的位置，实验时用如图所示的装置，先调节撑杄M的位置使斜槽轨道末端的切线处于水平，然后在一块平木板表面钉上复写纸和白纸，并将该木板竖直立于槽口的正前方水平地面上某一位置。让小球从斜槽上紧靠挡板N处由静止释放，小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A；将木板向远离槽口方向平移距离x后，再使小球从N处由静止释放，小球撞在木板上得到痕迹B；又将木板再向远离槽口平移距离x，让小球再次从N处由静止释放，再得到痕迹C。已测得木板每次移动的距离x=15.00cm，测得A、B间的高度差y1=7.84cm，B、C间的高度差y2=17.64cm，重力加速度g=9.8m/s2，不计空气阻力。 （1）小球初速度的测量值v0=________m/s。（结果保留三位有效数字）（2）竖直板上的A点与小球水平抛出点的高度差h=______cm。（结果保留三位有效数字）【答案】    ①. 1.50    ②. 0.441【解析】【详解】（1）[1]平抛运动在水平方向为匀速直线运动，由于木板在1、2位置和2、3位置的间距相等，因此用时相等，设为T，则 在竖直方向，有 联立可解得平抛的初速度为 （2）[2]设开始平抛至小球到达A点用时为t，则 可解得 竖直板上的A点与小球水平抛出点的高度差为7. 实验：探究平抛运动的特点（1）抛体运动和平抛运动a.抛体运动：以一定的速度将物体抛出，在空气阻力___________的情况下，物体只受___________作用的运动。b.平抛运动：初速度沿___________方向的抛体运动。c.平抛运动的特点：①初速度沿___________方向；②只受___________作用。（2）实验目的探究物体做平抛运动的特点，即物体的速度和位移随时间的变化关系。（3）实验思路a.基本思路：根据运动的分解，把平抛运动分解为不同方向上两个相对简单的直线运动，分别研究物体在这两个方向的运动特点。b.平抛运动的分解：可以尝试将平抛运动分解为___________的分运动和___________的分运动。（4）进行实验方案一：频闪照相（或视频录制）的方法a.通过频闪照相（或录制视频），获得小球做平抛运动时的频闪照片（如图所示）；
 b.以抛出点为原点，建立直角坐标系；c.通过频闪照片描出物体经过相等时间间隔所到达的位置；d.测量出经过T、2T、3T、…时间内小球做平抛运动的水平位移和竖直位移，并填入表格；e.分析数据得出小球水平分运动和竖直分运动的特点。抛出时间T2T3T4T5T水平位移     竖直位移     结论水平分运动特点 竖直分运动特点 方案二：分别研究水平和竖直方向分运动规律步骤1：探究平抛运动竖直分运动的特点
 a.如图所示，用小锤击打弹性金属片后，A球做___________运动；同时B球被释放，做___________运动。观察两球的运动轨迹，听它们落地的声音。b.分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，即改变A球的初速度，发现两球___________，说明平抛运动在竖直方向的分运动为___________。步骤2：探究平抛运动水平分运动的特点（1）装置和实验a.如图所示，安装实验装置，使斜槽M末端___________，使固定的背板竖直，并将一张白纸和复写纸固定在背板上，N为水平放置的可上下调节的倾斜挡板。
 b.让钢球从斜槽上某一高度滚下，从末端飞出后做平抛运动，使小球的轨迹与背板平行。钢球落到倾斜的挡板N上，挤压复写纸，在白纸上留下印迹。c.上下调节挡板N，进行多次实验，每次使钢球从斜槽上___________ （选填“同一”或“不同”）位置由静止滚下，在白纸上记录钢球所经过的多个位置。d.以斜槽水平末端端口处小球球心在白纸上的投影点为坐标原点O，过O点画出竖直的y轴和水平的x轴。e.取下坐标纸，用平滑的曲线把这些印迹连接起来，得到钢球做平抛运动的轨迹。f.根据钢球在竖直方向是自由落体运动的特点，在轨迹上取竖直位移为y、4y、9y…的点，即各点之间的时间___________，测量这些点之间的水平位移，确定水平方向分运动特点。g.结论：平抛运动在相等时间内水平方向___________，平抛运动水平方向为___________。（2）注意事项a.实验中必须调整斜槽末端的切线___________，使小球做平抛运动（调节方法：将小球放在斜槽末端水平部分，若小球___________，则斜槽末端水平）。b.背板必须处于竖直面内，固定时要用铅垂线检查坐标纸竖线是否竖直。c.小球每次必须从斜槽上___________由静止释放，这样可以使小球每次的轨迹相同。d.坐标原点不是槽口的端点，应是小球出槽口时小球球心在背板上的投影点。e.小球开始滚下的位置高度要适中，以使小球做平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜。【答案】    ①. 忽略    ②. 重力    ③. 水平    ④. 水平    ⑤. 重力    ⑥. 竖直方向    ⑦. 水平方向    ⑧. 平抛    ⑨. 自由落体    ⑩. 仍同时落地    ⑪. 自由落体运动    ⑫. 水平    ⑬. 同一    ⑭. 间隔相同    ⑮. 位移相等    ⑯. 匀速直线运动    ⑰. 水平    ⑱. 不滚动    ⑲. 同一位置【解析】【详解】（1）[1][2][3][4][5]抛体运动和平抛运动，抛体运动：以一定的速度将物体抛出，在空气阻力忽略的情况下，物体只受重力作用的运动。平抛运动：初速度沿水平方向的抛体运动。平抛运动的特点：①初速度沿水平方向；②只受重力作用。（3）[6][7]实验思路，基本思路：根据运动的分解，把平抛运动分解为不同方向上两个相对简单的直线运动，分别研究物体在这两个方向的运动特点。平抛运动的分解：可以尝试将平抛运动分解为竖直方向的分运动和水平方向的分运动。1[8][9][10][11]探究平抛运动竖直分运动的特点，如图所示，用小锤击打弹性金属片后，A球做平抛运动；同时B球被释放，做自由落体运动。观察两球的运动轨迹，听它们落地的声音。分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，即改变A球的初速度，发现两球仍同时落地，说明平抛运动在竖直方向的分运动为自由落体运动。2（1）[12][13][14][15][16] 装置和实验a.如图所示，安装实验装置，使斜槽M末端水平，使固定的背板竖直，并将一张白纸和复写纸固定在背板上，N为水平放置的可上下调节的倾斜挡板。c.上下调节挡板N，进行多次实验，每次使钢球从斜槽上同一位置由静止滚下，在白纸上记录钢球所经过的多个位置。f.根据钢球在竖直方向是自由落体运动的特点，在轨迹上取竖直位移为y、4y、9y…的点，即各点之间的时间间隔相同，测量这些点之间的水平位移，确定水平方向分运动特点。g.结论：平抛运动在相等时间内水平方向位移相等，平抛运动水平方向为匀速直线运动。（2）[17][18][19]注意事项, a.实验中必须调整斜槽末端的切线水平，使小球做平抛运动（调节方法：将小球放在斜槽末端水平部分，若小球不滚动，则斜槽末端水平）。c.小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放，这样可以使小球每次的轨迹相同。8. 图1是“研究平抛物体运动”的实验装置，通过描点画出平抛小球的运动轨迹。（1）以下实验过程的一些做法，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y-x2图像能说明平抛小球的运动轨迹为抛物线的是__________。
 （3）某同学在做平抛运动实验时得到了如图所示的物体运动轨迹，因为没有记录轨道末端位置，所以该同学在轨迹上任取一点a为坐标原点建立如图所示的坐标系（y轴竖直，x轴水平），又在轨迹上另取b、c两点的位置（如图）。（g取10m/s2）根据图中数据，可判断：小球平抛时的初速度为__________m/s。【答案】    ①. AC##CA    ②. C    ③. 2.0【解析】【详解】(1)[1]A．为了保证小球的初速度水平，斜槽的末端需水平，故A正确；BC．为了使小球的初速度相等，每次让小球从斜槽的同一位置由静止滚下，故B错误，C正确；D．描绘小球的运动轨迹，用平滑曲线连接，故D错误。故选AC。(2)[2]在竖直方向上的位移水平方向联立解得所以平抛小球运动轨迹的y－x2图线是一条过原点的直线，故选C。(3)[3]由水平距离间隔相同，因此a到b、b到c运动时间相同，由竖直方向解得T=0.1s水平方向解得v0=2.0m/s