人教版(新教材)高中物理必修2第二册课时作业8：5.3实验：探究平抛运动的特点 练习

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5.3实验：探究平抛运动的特点

基础巩固

1在研究平抛物体的运动实验中,应选用下列各组器材中的哪一组()

A.铁架台、方木板、斜槽和小球、停表、刻度尺和三角板、重锤和细线、白纸和图钉

B.铁架台、方木板、斜槽和小球、天平和停表、刻度尺和三角板、重锤和细线、白纸和图钉

C.铁架台、方木板、斜槽和小球、千分尺和停表、刻度尺和三角板、重锤和细线、白纸和图钉

D.铁架台、方木板、斜槽和小球、刻度尺和三角板、重锤和细线、白纸和图钉

2(多选)在研究平抛物体的运动的实验中,小球做平抛运动的坐标原点位置是(设小球半径为r)()

A.斜槽口末端O点

B.小球在槽口时,球心在木板上的投影点

C.槽口O点正前方r处

D.小球放在槽口末端时,过小球最高点的水平线与槽口的竖直线的交点正下方r处

3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:

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

1

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2 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

4(多选)为了验证平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动,用如图所示的装置进行实验。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.两球同时落地

C.应改变装置的高度,多次实验

D.实验也能说明A 球在水平方向上做匀速直线运动

5在研究平抛物体运动的实验中,可以测出小球平抛运动时的初速度,实验简要步骤如下:

A.让小球多次从 位置上滚下,

记下小球穿过卡片孔的一系列位置;

B.安装好器材,注意 ,记下斜槽末端O 点和过O 点的竖直线;

C.测出曲线上某点的坐标x 、y ,用v 0= 算出平抛运动的初速度;

D.取下白纸,以O 为原点,以竖直线为轴建立坐标系,用平滑曲线画平抛轨迹。

上述实验步骤的合理顺序是 。

6如图所示,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5 cm,如果g 取10 m/s 2,那么:(1)闪光频率是 Hz;(2)小球运动中水平分速度的大小为 m/s;(3)小球经过B 点时的速度大小是 m/s 。

7某学习小组设计了如图所示的装置研究平抛运动。图中M 、N 是两个完全相同的弧形轨道,两轨道上端均装有电磁铁,末端水平;A 、B 是两个完全相同的小铁球。(不计空气阻力和摩擦的影响)

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3

(1)实验时,该小组同学将小铁球A 、B 吸在电磁铁上,保持h 1=h 2,调整h 到合适高度;然后断开电源,两小球同时由静止开始沿轨道滚下。经过多次重复实验,都能观察到A 、B 同时到达光滑水平面上的P 点相碰。请你解释其中的道理:

。

(2)保持其他条件不变,如果增大h ,A 、B 还能否在光滑水平面上某点相碰?

你的猜想是 。 理由是 。

能力提升

1如图,某次实验中用频闪照相方法拍摄的小球(可视为质点)做平抛运动的闪光照片。如果图中每个小方格的边长l 表示的实际距离和闪光频率f 均为已知量,那么在小球的质量m 、平抛的初速度大小v 0、小球通过P 点时的速度大小v 和当地的重力加速度值g 这四个未知量中,利用上述已知量和图中信息(

)

A.可以计算出m 、v 0和v

B.可以计算出v 、v 0和g

C.只能计算出v 0和v

D.只能计算出v 0和g

2如图所示,光滑水平桌面上,一小球以速度v 向右匀速运动,当它经过靠近桌边的竖直木板ad 边前方时,木板开始做自由落体运动。若木板开始运动时,cd 边与桌面相齐,则小球在木板上的投影轨迹是( )

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4 3(多选)在做研究平抛物体的运动实验时,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

B.安装有斜槽的木板时,只要注意小球不与木板发生摩擦即可

C.每次实验都要把小球从同一位置由静止释放

D.斜槽轨道必须光滑

4某同学在做“研究平抛运动”的实验时,让小球多次从斜槽上滚下,在坐标纸上依次记下小球的位置如图所示(坐标原点为小球的抛出点)。

(1)在图中描出小球的运动轨迹。

(2)从图中可看出,某一点的位置有明显的错误,其产生的原因可能是该次实验中,小球从斜槽上滚下时的初始位置比其他几次偏

(选填“高”或“低”)。

(3)某同学从图象中测得的三组数据如下表所示,则此小球做平抛运动的初速度v 0= m/s 。

x/cm

10.00 20.00 30.00 y/cm 5.00 20.00

45.00

5试根据平抛运动原理设计“测量弹射器弹丸出射初速度”的实验方案。提供的实验器材为弹射器(含弹丸,见图)、铁架台(带有夹具)、刻度尺。

(1)画出实验示意图。

(2)在安装弹射器时应注意 。

(3)实验中需要测量的量(并在示意图中用字母标出)为 。

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5 (4)由于弹射器每次射出的弹丸初速度不可能完全相等,

在实验中应采取的方法是 。

(5)计算公式为 。

6某同学设计了一个研究平抛运动的实验装置,如图,在水平桌面上放置一个斜面,让钢球从斜面上由静止滚下,钢球滚过桌边后便做平抛运动。在钢球抛出后经过的地方放置一块水平木板,木板由支架固定成水平,木板所在高度可通过竖直标尺读出,木板可以上下自由调节。在木板上固定一张白纸。该同学在完成装置安装后进行了如下步骤的实验:

A.实验前在白纸上画一条直线,并在线上标出A 、B 、C 三点,且AB=BC=20.00 cm,如图所示。

B.让钢球从斜面上的某一位置由静止滚下,调节木板高度,使得钢球正好击中A 点,记下此时木板与桌面的高度差h 1=h 。

C.让钢球从斜面上的同一位置由静止滚下,调节木板高度,使得钢球正好击中B 点,记下此时木板与桌面的高度差h 2=h+10.00 cm 。

D.让钢球从斜面上的同一位置由静止滚下,调节木板高度,使得钢球正好击中C 点,记下此时木板与桌面的高度差h 3=h+30.00 cm 。

则该同学由上述测量结果即可粗测出钢球的平抛初速度大小v 0= m/s,钢球击中B 点时其竖直分速度大小为v By = m/s 。(g 取10 m/s 2,空气阻力不计)

7图甲是“研究平抛物体运动”的实验装置图,通过描点画出平抛小球的运动轨迹。

(1)以下是实验过程中的一些做法,其中合理的有 。

a.安装斜槽轨道,使其末端保持水平

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6 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 ,图乙中y -x 2

图象能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是

。

(3)图丙是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹,O 为平抛的起点,在轨迹上任取三点

A 、

B 、

C ,测得A 、B 两点竖直坐标y 1为5.0 cm,y 2为45.0 cm,A 、B 两点水平间距Δx 为40.0 cm 。则平抛小球的初速度v 0为 m/s (结果保留两位有效数字,g 取10 m/s 2)。

丙

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——★参考答案★——

基础巩固

1『解析』:在此实验中小球的直径较小,不需要用千分尺测量。实验中也不用测量时间。『答案』:D

2『答案』:BD

3『解析』: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。

『答案』:A

4『解析』:物体做自由落体运动的运动情况与物体的质量无关,两球质量没有必要相等,选项A错误;改变装置的高度,且每次都同时落地,才能说明A球在竖直方向做自由落体运动,选项B、C正确;本实验不能说明A球在水平方向上做匀速直线运动,选项D错误。

『答案』:BC

5『解析』:小球每次要从斜槽的同一位置滚下,斜槽末端的切线要保持水平,保证小球离开斜槽后做平抛运动,根据平抛运动的规律有

x=v0t,y v0=BADC。

『答案』:同一斜槽末端的切线水平

6『解析』:因为小球水平方向间距相等,也即时间间隔相等,所以竖直方向在连续相邻相等时间内位移之差为Δh=2×0.05 m=gT2,水平方向的速度用v 0B点时竖直方向的速度应用做匀变速直线运动的物体在中间时刻的瞬时速度等于该段运动的平均速度即可得出。

『答案』: (1)10(2)1.5(3)2.5

7『解析』:(1)离开轨道后,A、B两个小球同时开始分别做平抛运动和匀速直线运动,而A球在水平方向做匀速直线运动,所以能在光滑水平面上的P点相碰。道理是A、B两个小球在水平方向的运动状态相同。

7

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(2)离开轨道后,A、B两个小球同时开始分别做平抛运动和匀速直线运动,如果增大h只影响A、B两个小球相碰的位置不在P点,但还能在光滑水平面上某点相碰。

所以猜想是能在光滑水平面上某点相碰。

理由是A、B两个小球在水平方向的运动状态相同。

『答案』:见『解析』

能力提升

1『解析』:由题图可知,在相邻两次闪光间隔中,小球在水平方向的位移相等,3l=v0T v0。在竖直方向两段时间内的位移分别为3l、5l,由Δy=gT2可得g g。又v Py P时的速度v m无法求出。

『答案』:B

2『解析』:选取木板为参考系,则在水平方向上小球做匀速直线运动,在竖直方向上,小球向上做初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动,故有

x=v t,y y B图。

『答案』:B

3『解析』:做本实验必须使斜槽末端切线水平,使钉有坐标纸的木板竖直,以确保小球水平飞出和正确画出坐标轴,A项正确,B项错误。小球每次从斜槽上同一位置由静止开始滚下,就可保证小球每次飞出的初速度相同,C项正确,D项错误。

『答案』:AC

4『解析』:(1)如图所示

(2)从轨迹上可以看出,第四个点偏离轨迹,与轨迹上同一高度的点比较,在下落相同高度

8

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时,水平位移偏小,说明平抛运动的初速度偏小,即小球从斜槽上滚下时的初始位置比其他几次偏低。

(3)根据x=v0t,y v0=v0=1.0 m/s。

『答案』:(1)见『解析』(2)低(3)1.0

5『解析』: 根据研究平抛运动的实验和平抛运动的规律可知使弹丸做平抛运动,通过测量下落高度可求出时间,再测出水平位移可求出平抛的初速度。

(1)实验示意图如图所示;

(2)弹射器必须保持水平;

(3)弹丸下降高度y和水平射程x;

(4)在不改变高度y的条件下行多次实验,测量水平射程x,得出水平射程x 的平均值

;

(5)因为y t x=v0t,故v 0

『答案』:见『解析』

6『解析』:由题意可知,从A到B与从B到C的时间相等,设为t,则有在水平方向x=v0t,在竖直方向Δy=y BC-y AB=0.1 m=gt2,解得v0=2.0 m/s。

球击中B点时其竖直分速度大小为v By m/s=1.5 m/s。

『答案』:2.01.5

7『解析』:(1)安装斜槽轨道时,必须使其末端保持水平,保证小球离开轨道后水平飞出。为了描下轨迹上的多个点,实验须重复多次,但每次小球平抛的初速度必须相同,所以每次小球应从同一高度由静止释放。描绘轨迹时,应该用平滑的曲线把描的点连接起来。选项a、c正确。

(2)若轨迹为抛物线,则轨迹方程为y=kx2,即y与x2成正比。选项c正确。

(3)设从O运动到A、B两点所用时间分别为t A、t B,

由y t A=0.1 s,t B=0.3 s v 0m/s=2.0 m/s。

『答案』:(1)ac(2)c(3)2.0

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