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物理必修 第二册3 实验:探究平抛运动的特点精品课时训练
展开知识点:实验:探究平抛运动的特点
【实验目的】
探究平抛运动水平分运动的特点。
探究平抛运动竖直分运动的特点。
描出平抛物体的运动轨迹。
求出平抛物体的初速度。
【实验原理】
平抛运动可以看作是两个分运动的合成:一是水平方向的匀速直线运动,其速度等于平抛物体运动的初速度;另一个是竖直方向的自由落体运动。利用铅笔确定做平抛运动的小球运动时若干不同位置,然后描出运动轨迹,测出曲线上任一点的坐标x和y,利用公式x=vt和y= QUOTE 12 12gt2就可求出小球的水平分速度,即平抛物体的初速度。
【实验仪器】
木板及竖直固定支架、斜槽(附金属小球)、重锤、图钉、白纸、刻度尺、三角板、铅笔。
【实验装置图】
【实验步骤】
1.把斜槽放在桌面上,让其末端伸出桌面外,调节末端使其切线水平固定。
2.在带有支架的木板上,用图钉把白纸定好,并让竖放木板左上方靠近槽口,使小球滚下飞出后的轨道平面跟板面平行。(如图所示)
3.把小球飞离斜槽末端时的球心位置投影到白纸上,描出点O,过O点利用重垂线描出竖直方向。
4.让小球每次都从斜槽上同一适当位置滚下,在粗略确定的位置附近,用铅笔较准确地确定小球通过的位置,并记下这一点,以后依次改变x值,用同样的方法确定其他各点的位置。
5.把白纸从木板上取下来,用三角板过O作与竖直方向垂直的x轴,将一系列所描的点用平滑的曲线连接起来,这就是小球平抛运动的轨迹。
【实验数据的处理】
【实验误差】
1.安装斜槽时,其末端切线不水平。
2.小球每次滚下的初位置不尽相同。
3.建立坐标系时,可能误将斜槽末端端口作为坐标原点。
4.空气阻力使小球不是真正的平抛运动。
5. 描点不准确。
【注意事项】
1.实验中必须保持通过斜槽末端的切线水平,木板必须处在竖直面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行,并使小球的运动靠近图板但不接触。
2.小球必须每次从斜槽上同一位置由静止滚下,即在斜槽上固定一个挡板,每次都从挡板位置释放小球。
3.坐标原点(小球做平抛运动的起点)不是槽口的端点,应是小球在槽口时,球心在木板上的水平投影点。
4.要在斜槽上适当的高度释放小球,使它以适当的水平初速度抛出,其轨迹由图板左上角到达右下角;要在平抛轨迹上选取距O点远一些的点来计算小球的初速度,这样可以减小测量误差。
5.固定木板时,木板必须处在竖直平面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行,固定时要用重锤线检查坐标纸是竖直。
频闪照相的方法:
通过频闪照相,获得小球做平抛运动时的频闪照片(如下图所示);
以抛出点为原点,建立直角坐标系;
通过频闪照片描出物体经过相等时间间隔所到达的位置;
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;
分析数据得出小球水平分运动和竖直分运动的特点。
1.如图所示,将一篮球从地面上方B点斜向上抛出,刚好垂直击中篮板上的A点,不计空气阻力,若从抛射点B向篮板方向水平移动一小段距离,仍使抛出的篮球垂直击中A点,则可行的是( )
A.增大抛射速度v0,同时减小抛射角θ
B.增大抛射角θ,同时减小抛出速度v0
C.减小抛射速度v0,同时减小抛射角θ
D.增大抛射角θ,同时增大抛出速度v0
2.从离地面高h处投出A、B、C三个小球,A球自由下落,B球以速度v水平抛出,C球以速度2v水平抛出,它们落地时间tA、tB、tC的关系是( )
A.B.C.D.
3.用频闪照相技术拍下的两小球运动的频闪照片如图所示,拍摄时,光源的频闪频率为10Hz,a球从A点水平抛出的同时,b球自B点开始下落,背景的小方格为相同的正方形。重力加速度g取,不计空气阻力。根据照片显示的信息,下列说法中正确的是( )
A.不能确定a球是否从A点水平抛出
B.不能确定a球沿竖直方向的运动是自由落体运动
C.不能确定a球沿水平方向的运动是匀速直线运动
D.当a球与b球运动了时它们之间的距离最小
4.如图所示,将两个相同的斜滑道固定在同一竖直平面内,最右端对齐,最下端水平,下面的滑道与光滑水平板平滑连接。把两个相同的小钢球从滑道的相同高度由静止同时释放,观察到1球总能恰好击中2球。该实验说明( )
A.平抛运动在竖直方向做自由落体运动
B.平抛运动在水平方向做自由落体运动
C.平抛运动在竖直方向做匀速直线运动
D.平抛运动在水平方向做匀速直线运动
5.某学习小组利用手机的频闪功能,成功记录了两小球的运动情况。实验中两个小球同时开始运动,甲小球由静止释放,乙小球水平抛出。小组成员从手机照片中看到,同一时刻两小球处于同一高度,这说明了( )
A.平抛运动在水平方向上的运动是匀速直线运动
B.平抛运动在水平方向上的运动是自由落体运动
C.平抛运动在竖直方向上的运动是匀速直线运动
D.平抛运动在竖直方向上的运动是自由落体运动
6.研究平抛运动在竖直方向的运动规律实验装置如图所示,下列说法正确的是( )
A.A球的初速度越小,走过的水平距离越大
B.无论A球的水平初速度大小如何,它总是和B球同时落地
C.用力大小不一样,A球在空中运动时间就不一样
D.两球落地速度大小一样大
实验题
7.某学习小组利用不同的实验装置,进行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。为了验证做平抛运动的小球在竖直方向做自由落体运动,用小锤打击弹性金属片,A球水平抛出,同时B球被松开自由下落。关于该实验,下列说法中正确的有 。
A.两球的质量应相等
B.两球的质量可以不相等
C.两球应同时落地
D.应改变装置的高度,多次实验
E.实验也能说明A球在水平方向上做匀速直线运动
(2)乙同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图乙所示的小球做平抛运动的照片,图中背景方格的边长均为5cm,如果重力加速度g取,照相机的闪光频率为 Hz;小球平抛的初速度大小为 m/s,经过B点时的竖直分速度大小为 m/s。(所有结果保留2位有效数字)
8.两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;让A、B球恢复初始状态,用较大的力敲击弹性金属片,即改变A球被弹出时的速度,实验可观察到的现象应是 。上述现象说明平抛运动的竖直分运动是 。
(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的末端与可看作光滑的水平板相切,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,上述现象说明平抛运动的水平分运动是 。
9.某次实验中用频闪照相技术拍下的两小球运动的频闪照片如图所示,拍摄时,光源的频闪频率为,a球从A点水平抛出的同时,b球从与A点等高的B点开始无初速度下落,背景小方格为相同的正方形,重力加速度g取,不计空气阻力。
(1)比较a、b两小球的运动轨迹能确定平抛运动在竖直方向的运动是 (填标号)。
A.自由落体运动 B.匀速直线运动
(2)照相机拍摄相邻两张照片的时间间隔为 s,并结合照片可知背景小方格的边长为 m.
10.某实验小组的同学探究平抛运动的规律。
(1)如图甲所示,在竖直板上不同高度处各固定两个完全相同的圆弧轨道,轨道的末端水平。在两轨道上与轨道末端高度相同处各安装一个电磁铁,两个电磁铁由同一个开关控制,通电后,两电磁铁分别吸住相同小铁球A、B,断开开关,两个小球同时开始运动,以相同的速度同时到达圆弧轨道的末端,A球离开轨道在空中运动,B球则进入与轨道末端相连接的光滑水平轨道运动。则离开圆弧轨道后,A球做 运动,B球在进入光滑的水平轨道后做 运动;实验过程中观察到A球正好砸在B球上,由此现象可以得出结论是: 。
(2)图乙中C为弹性铁片,它位于B球的左面并夹紧A球,开始时两球均静止,当小锤D下摆时打击铁片C,使B球做平抛运动,同时使A球自由下落,对该实验出现的现象或应得出的结论是:
A.两球在空中运动时,两者高度始终相同
B.两球必定同时落地
C.实验表明,平抛运动就是自由落体运动
D.实验表明,平抛运动的水平分运动是匀速直线运动
11.如图所示,在竖直板上不同高度处固定两个完全相同的圆弧轨道,轨道的末端水平,在它们相同的位置上各安装一个电磁铁,两个电磁铁由同一个开关1控制,在上轨道末端O点同一高度处固定第三块电磁铁,并通过O点处的开关2控制。通电后,三块电磁铁分别吸住三个相同的小铁球.断开开关两个小铁球同时开始运动,当A小球运动到斜槽末端O点处时,触动开关小球开始做自由落体运动,同时A小球做平抛运动,B球进入一个光滑的水平轨道,三个小球恰好在P点相遇。
(1)球在P点相遇,说明平抛运动在水平方向是 运动;
(2)球在P点相遇,说明平抛运动在竖直方向是 运动;
(3)忽略小球的大小,固定在竖直板上的方格纸为正方形小格,每小格的边长均为,则小球A做平抛运动的初速度大小为 ,落到P点时的速度方向与水平方向夹角的正切值为 。(取重力加速度)
12.(1)如图所示,在研究物体做平抛运动时,让小球A沿曲面轨道滚下,离开轨道末端时(末端水平,小球A离开轨道时和小球B在同一高度),撞开接触式开关S(开关对小球的作用力可忽略不计),被电磁铁吸住的小球B同时自由下落。多次改变整个装置的高度H重复上述实验,发现A、B两球总是同时落地。该实验现象说明了A球在离开轨道后( )
A.水平方向的分运动是匀速直线运动
B.水平方向的分运动是匀加速直线运动
C.竖直方向的分运动是自由落体运动
D.竖直方向的分运动是匀速直线运动
(2)如题图所示,两个完全相同的圆弧轨道分别固定在竖直板上不同高度处,轨道的末端水平.在它们相同位置上各安装一个电磁铁,两个电磁铁由同一个开关控制,通电后,两电磁铁分别吸住相同小铁球A、B,断开开关,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:B球进入水平轨道后将做 运动;改变A轨道距离B轨道的高度,多次重复上述实验过程,总能观察到A球正好砸在B球上,由此现象可以得出的结论是 。
13.某同学用图示装置研究平抛运动及其特点,他的实验操作是:在小球A、B处于同一高度时,用小锤轻击弹性金属片,使A球水平飞出,同时B球被松开。他观察到的现象是:小球A、B (填“同时”或“不同时”)落地;让A、B球恢复初始状态,用较大的力敲击弹性金属片,A球在空中运动的时间将 (填“变长”、“不变”或“变短”);上述现象说明:平抛运动的时间与 大小无关,平抛运动的竖直分运动是 运动。
14.某同学在“探究平抛运动的规律”时做了以下操作.
(1)先采用图甲所示装置,用小锤打击弹性金属片,金属片把球A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.改变小锤打击力的大小,即可改变球A被弹出时的速度,两球仍然同时落地,这说明 .
(2)接着他用频闪照相机得到小球做平抛运动的闪光照片,图乙是照片的一部分,正方形小方格每边长L=1.0cm,闪光的快慢是每秒30次,则可以计算出小球做平抛运动的初速度是 m/s.
15.如图,用小锤轻击弹簧金属片,A球向水平方向飞出,同时B球被松开,竖直向下运动.
(1)用不同的力打击弹簧金属片,可以观察到 .
A.A球的运动线路不同,B球的运动线路相同
B.A、B两球运动线路均相同
C.A、B两球同时落地
D.力越大,A、B两球落地时间间隔越大
(2)用频闪照相的方法研究A、B两球的运动,如图2是它们运动过程的频闪照片,仅从照片上看,相邻竖直线之间的距离相等,相邻水平线之间的距离不相等,据此,可以认为
A.小球在水平方向做匀速运动
B.小球在水平方向做匀加速运动
C.小球在竖直方向做匀速运动
D.小球在竖直方向做匀加速运动.
抛出时间
T
2T
3T
4T
5T
水平位移
竖直位移
结论
水平分运动特点
竖直分运动特点
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