2017-2018学年高中物理必修二检测第五章第三节实验：研究平抛运动含解析 8页

第五章曲线运动第三节实验：研究平抛运动1．在“探究平抛运动的运动规律”的实验中，可以描绘出小球平抛运动的轨迹，实验简要步骤如下：A．让小球多次从________滚下，记下小球碰到铅笔笔尖的一系列位置．B．按图安装好器材，注意________，记下平抛初位置O点和过O点的竖直线．C．取下白纸，以O为原点，以竖直线为y轴建立坐标系，用平滑曲线画平抛运动物体的轨迹．(1)完成上述步骤，将正确的答案填在横线上．(2)上述实验步骤的合理顺序是________．解析：(1)该实验中要保证每次小球做平抛运动的轨迹相同，这就要求小球平抛的初速度相同，而且初速度是水平的，因此在具体实验操作中要调整斜槽末端水平，方木板竖直且板面与斜槽末端切线平行紧靠斜槽末端放置，同时让小球多次从同一位置无初速度的释放．(2)实验操作中要先安装仪器，然后进行实验操作，故实验顺序为：BAC.答案：(1)同一位置无初速度　调整斜槽末端水平，和方木板竖直且与斜槽末端切线平行紧靠斜槽末端　(2)BAC2．(1)(多选)在研究平抛运动的实验中，下列说法正确的是(　　)A．必须称出小球的质量B．斜槽轨道必须是光滑的8\nC．斜槽轨道末端必须是水平的D．应该使小球每次从斜槽上相同位置从静止开始滑下(2)如图所示，某同学在研究平抛物体的运动的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长L＝5.00cm，若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，g取10m/s2.则：①小球平抛的初速度v0＝________m/s，小球在b点的速率vb＝________m/s(结果保留两位有效数字)．②a点________抛出点(选填“是”或“不是”)．解析：(1)本实验与小球的质量无关，故A错误；该实验要求小球每次抛出的初速度要相同并且水平，因此要求小球从同一位置由静止释放，至于斜槽末端是否光滑对实验没有影响，故B错误；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，所以斜槽轨道末端必须水平，故C正确；为确保小球有相同的水平初速度，则要求每次将小球从同一位置无初速度释放，故D正确．(2)①从题图中可看出，a、b、c、d4个点间的水平位移均相等，x＝4L，因此这4个点是等时间间隔点．竖直方向两段相邻位移之差是个定值，即Δy＝gT2＝2L，T＝＝s＝0.1s，初速度v0＝＝m/s＝2.0m/s，vby＝＝＝m/s＝2.0m/s，因此vb＝＝m/s＝2m/s≈2.8m/s.②vay＝vby－gT＝2.0m/s－10×0.1m/s＝1m/s≠0，则a8\n点不是抛出点．答案：(1)CD　(2)①2.0　2.8　②不是3.(1)如图甲所示，在研究平抛运动时，小球A沿轨道滑下，离开轨道末端(末端水平)时撞开接触开关S，被电磁铁吸住的小球B同时自由下落，改变整个装置的高度H做同样的实验，发现位于同一高度的A、B两个小球总是同时落地，该实验现象说明了A球在离开轨道后(　　)图甲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)研究平抛运动时，某同学设计了如图乙所示的实验：将两个相同的倾斜滑道固定在同一竖直平面内，最下端水平，滑道2与光滑水平板平滑相接．把两个质量相等的小钢球，从斜面的同一高度由静止开始同时释放，则他将观察到的现象是_________________________________________________________________________.这说明_____________________________________________________________________________________________________.图乙8\n(3)(多选)在做平抛运动实验时，让小球多次沿同一轨道运动，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，正确的是(　　)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．每次必须由静止释放小球D．用铅笔记录小球位置时，每次必须严格地等距离下降E．小球运动时不应与木板上的白纸(或方格纸)相触F．将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线(4)如图所示为一小球做平抛运动的闪光照片的其中一部分照片，图中正方形方格的边长为5cm，g取10m/s2，则：①闪光频率是________Hz；②小球运动的水平分速度为________m/s；③小球经过B点时速度的大小为________m/s.解析：(1)A球与B球同时释放，同时落地，时间相同，A球做平抛运动，B球做自由落体运动，将A球的运动沿水平和竖直方向正交分解，两个分运动同时发生，具有等时性，因而A球的竖直分运动的时间与B球的运动时间相等，改变整个装置的高度H做同样的实验，发现位于同一高度的A、B两个小球总是同时落地，说明在任意时刻两球在同一高度，即A球的竖直分运动与B球的运动完全相同，说明了平抛运动的竖直分运动是自由落体运动，故选C.(2)两钢球从斜面的同一高度由静止同时释放，8\n球1离开滑道后做平抛运动，球2做匀速直线运动，水平方向速度相同，观察到的现象是球1落到光滑水平板上并击中球2，说明平抛运动在水平方向上的分运动是匀速直线运动．(3)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正确；因为要画同一运动的轨迹，每次释放小球的位置必须相同，且由静止释放，以保证获得相同的初速度，故B错误，C正确；用铅笔记录小球位置时，每次不必严格地等距离下降，故D错误；实验要求小球滚下时不能碰到木板平面，避免因摩擦而使运动轨迹改变，最后轨迹应连成平滑的曲线，故E正确；将球的位置记录在纸上后，取下纸，将点连成平滑曲线，故F错误．(4)①在竖直方向上，根据Δy＝2L＝gT2，得闪光相等的时间间隔T＝＝s＝0.1s，频率f＝＝10Hz.②小球做平抛运动的初速度v0＝＝m/s＝1.5m/s.③B点的竖直分速度vy＝＝m/s＝2m/s，则小球经过B点时的速度大小为vB＝＝2.5m/s.答案：(1)C　(2)两个小球将发生碰撞　平抛运动在水平方向上的分运动是匀速直线运动　(3)ACE　(4)①10　②1.5　③2.54．(1)(多选)研究平抛运动，下面做法中可以减小实验误差的是(　　)A．使用密度大、体积小的钢球B．尽量减小钢球与斜槽间的摩擦8\nC．实验时，让小球每次都从同一高度由静止开始滚下D．使斜槽末端的切线保持水平(2)图甲是研究小球在斜面上做平抛运动的实验装置，每次将小球从弧形轨道同一位置由静止释放，并逐渐改变斜面与水平地面之间的夹角θ，获得不同的射程x，最后作出了如图乙所示的xtanθ图象，g取10m/s2.则：图甲图乙　　　　　　图丙①由图乙可知，小球在斜面顶端水平抛出时的初速度v0＝________．实验中发现θ超过60°后，小球将不会掉落在斜面上，则斜面的长度为________．②若最后得到的图象如图丙所示，则可能的原因是(写出一个)________________________________________________________.解析：(1)研究平抛运动时，钢球体积越小，所受空气阻力越小，并且记录小球通过的位置越准确，A正确；小球每次从斜槽上的同一位置由静止开始滚下，可保证小球的初速度不变，与钢球和斜槽间的摩擦无关，B错误，C正确；实验时必须使斜槽末端的切线水平，以确保小球水平飞出做平抛运动，D正确．8\n(2)①根据tanθ＝＝＝，解得t＝，则x＝v0t＝，可知图线的斜率k＝＝，解得v0＝1m/s.实验中发现θ超过60°后，小球将不会掉落在斜面上，知θ＝60°时，小球落在斜面的底端，即x＝＝2×12×m＝m，解得l＝＝m.②图线的斜率k＝，从图象可看出，斜率变大，原因是v0变大，所以有可能是小球从弧形轨道释放的位置变高了．答案：(1)ACD　(2)①1m/s　m　②小球从弧形轨道释放的位置变高了5．某同学用图甲所示装置做“研究平抛运动”的实验，根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹，但不慎将画有轨迹图线的坐标纸丢失了一部分，剩余部分如图乙所示．图乙中水平方向与竖直方向每小格的长度代表0.10m，P1、P2和P3是轨迹图线上的3个点，P1和P2、P2和P3之间的水平距离相等．8\n完成下列填空(重力加速度取10m/s2)：(1)设P1、P2和P3的横坐标分别为x1、x2和x3，纵坐标分别为y1、y2和y3，从图中可读出|y1－y2|＝________m，|y1－y3|＝________m，|x1－x2|＝________m(保留两位小数)．(2)若已测得抛出后小球在水平方向上做匀速运动．利用(1)中读取的数据，求出小球从P1运动到P2所用的时间为________s，小球抛出后的水平速度为________m/s.解析：(1)由题图知P1、P2的竖直间隔为6个小格，因此|y1－y2|＝0.60m，P1、P3的竖直间隔为16个小格，因此|y1－y3|＝1.60m，P1、P2的水平间隔为6个小格，因此|x1－x2|＝0.60m．(2)由于P1和P2、P2和P3之间的水平距离相等，所以P1到P2的时间与P2到P3的时间相等，设为t.根据物体在竖直方向做匀变速直线运动，有|y3－y2|－|y2－y1|＝gt2，代入数据得t＝0.20s.小球抛出后的水平速度vx＝＝m/s＝3.0m/s.答案：(1)0.60　1.60　0.60　(2)0.20　3.08