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

实验:探究平抛运动的特点

(25分钟　50分)

1.(5分)(多选)在做“研究平抛运动”实验时,下列说法正确的是 (　　)

A.安装有斜槽的木板时,一定要注意检查斜槽末端切线是否水平、木板是否竖直

B.斜槽必须光滑

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,分析平抛运动水平和竖直分运动的规律

【解析】选A、C、D。必须保证斜槽末端水平小球才做平抛运动,为了准确确定空间中的位置,木板必须竖直,A正确。斜槽没必要光滑,B错误。每次从同一位置释放保证轨迹相同,C正确。描出轨迹,利用运动的合成与分解研究平抛运动规律,D正确。

2.(5分)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,先将斜槽轨道的末端调成水平,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紧靠槽口处。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。又将木板再向远离槽口平移距离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x=10.00 cm,A、B间距离y1=4.78 cm,B、C间距离y2=14.82 cm。g取9.8 m/s2。

(1)根据以上直接测量的物理量得小球初速度v0=______　(用题中所给字母表示)。 

(2)小球初速度的测量值为________ m/s。 

【解析】由于每次移动距离x=10.00 cm,所以小球从打A点到打B点与从打B点到打C点的时间相同,设此时间为t。由于y2-y1=gt2,且y1=4.78 cm、y2=

14.82 cm,g=9.8 m/s2,所以t=≈0.1 s,故小球初速度v0==x≈

1.00 m/s。

答案:(1)x　(2)1.00

3.(10分)某物理兴趣小组在探究平抛运动的规律实验时,将小球做平抛运动,用频闪照相机对准方格背景照相,拍摄到了如图所示的照片,已知每个小方格边长9.8 cm,当地的重力加速度为g=9.8 m/s2。

(1)若以拍摄的第一点为坐标原点,水平向右和竖直向下为平面直角坐标系的正方向,则没有被拍摄到的小球(在图中没有方格的区域内)位置坐标为________[用图中格数表示坐标,比如图中标记为2的小球坐标为(2,1)]。 

(2)小球平抛的初速度大小为______　m/s。 

【解析】(1)根据平抛运动的特点,在水平方向上位移相等,所以相邻计数点间的水平距离相等,故水平方向的坐标为x=3×2=6(格);在竖直方向上做自由落体运动,故在相等时间内走过的位移差为一定值,所以竖直方向的坐标为y=1+2+3=6(格);故没有被拍摄到的小球位置坐标为(58.8,58.8)。

(2)根据逐差法可得Δh=gt2得t= s=0.1 s,在水平方向上做匀速直线运动,故v0== m/s=1.96 m/s。

答案:(1)(6,6)　(2)1.96

4.(15分)已知平抛物体运动在竖直方向做自由落体运动,在水平方向做匀速直线运动,某同学为了测定平抛运动的初速度,设计了如下实验,实验装置如图所示。实验时先调整斜槽轨道,调节挡板到合适高度,并测出其相对抛出点O的竖直距离(即小球下落的高度)y,在水平挡板上铺上白纸,白纸上再覆盖复写纸。使小球从斜槽某一高度由静止释放,经过一段水平轨道后抛出,落在水平挡板上,由落点位置测出小球做平抛运动的水平位移x(即小球落在挡板上的位置与抛出点O的水平位移)。然后依次均匀下移水平挡板的位置,让小球从斜槽上由静止释放,并测出小球下落高度以及水平射程。该同学共进行了六次测量。

(1)在实验操作时,为了确保小球做同一轨迹的平抛运动必须调节斜槽的末端______　,控制小球从斜槽上______　由静止释放。 

(2)为了测出平抛运动的初速度,该同学根据所测到的数据以y为横坐标,以x2为纵坐标,在坐标纸上画出对应的图像,发现为过原点的直线。并测出直线斜率为k,已知当地的重力加速度为g,那么他所测得的小球做平抛运动的初速度v0=______　。 

【解析】(1)在实验中要画出平抛运动轨迹,必须确保小球做的是平抛运动,所以斜槽轨道末端一定要水平,同时斜槽轨道要在竖直面内。要画出轨迹,必须让小球在同一位置多次释放,才能在坐标纸上找到一些点。

(2)根据y=gt2及x=v0t

解得:x2=y

所以k=

解得:v0=

答案:(1)切线水平　同一位置　(2)

5.(15分)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。

(1)他观察到的现象是小球A、B______　(选填“同时”或“不同时”)落地。 

(2)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______　(选填“变长”“不变”或“变短”)。 

(3)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。 

【解析】(1)A球在竖直方向上的受力情况和初始状态与B球完全相同,所以运动时间也相同。

(2)竖直方向的分运动与水平方向的分运动互不影响。

(3)平抛运动的时间仅由高度决定。

答案:(1)同时　(2)不变　(3)初速度　自由落体