2020高中物理 第五章 拋體運(yùn)動(dòng) 3實(shí)驗(yàn):探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)練習(xí)(含解析)新人教版第二冊(cè)

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1、第五章 3實(shí)驗(yàn):探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn) 1.(實(shí)驗(yàn)原理與操作)用如圖所示的裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)。小錘打擊彈性金屬片,A球水平拋出,同時(shí)B球被松開,自由下落。關(guān)于該實(shí)驗(yàn),下列說法中不正確的是(  ) A.兩球同時(shí)落地 B.應(yīng)改變裝置的高度,多次實(shí)驗(yàn) C.實(shí)驗(yàn)?zāi)苷f明A球在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng) D.實(shí)驗(yàn)?zāi)苷f明A球在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng) 答案 D 解析 根據(jù)裝置圖可以知道,兩球由相同高度同時(shí)運(yùn)動(dòng),A做平拋運(yùn)動(dòng),B做自由落體運(yùn)動(dòng),因此將同時(shí)落地,所以A正確;要多次實(shí)驗(yàn),觀察現(xiàn)象,則應(yīng)改變裝置的高度,多次實(shí)驗(yàn),所以B正確;因?yàn)閮汕蛲瑫r(shí)落地,因此說明A、B在豎直方向運(yùn)動(dòng)規(guī)律是相同的,故根

2、據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以知道,平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng),所以C正確,D錯(cuò)誤。 2.(實(shí)驗(yàn)原理與數(shù)據(jù)分析)為了探究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,將小球A和B置于同一高度,在小球A做平拋運(yùn)動(dòng)的同時(shí)靜止釋放小球B。同學(xué)甲直接觀察兩小球是否同時(shí)落地,同學(xué)乙拍攝頻閃照片進(jìn)行測(cè)量、分析。通過多次實(shí)驗(yàn)(  ) A.只有同學(xué)甲能證明平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向是勻速運(yùn)動(dòng) B.兩位同學(xué)都能證明平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向是勻速運(yùn)動(dòng) C.只有同學(xué)甲能證明平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向是自由落體運(yùn)動(dòng) D.兩位同學(xué)都能證明平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向是自由落體運(yùn)動(dòng) 答案 D 解析 在圖甲的實(shí)驗(yàn)中,改變高度和平拋小球的初速度大小,發(fā)現(xiàn)兩球同時(shí)落地,說

3、明平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng),不能得出水平方向上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。在圖乙的實(shí)驗(yàn)中,通過頻閃照片,發(fā)現(xiàn)自由落體運(yùn)動(dòng)的小球與平拋運(yùn)動(dòng)的小球任何一個(gè)時(shí)刻都在同一水平線上,知平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與自由落體運(yùn)動(dòng)相同,所以平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)。頻閃照片顯示小球在水平方向相等時(shí)間內(nèi)的水平位移相等,知水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),所以D正確,A、B、C錯(cuò)誤。 3.(綜合)(多選)為了研究平拋運(yùn)動(dòng)的分運(yùn)動(dòng)性質(zhì),用如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。小錘打擊彈性金屬片,A球水平拋出,同時(shí)B球被松開下落。關(guān)于該實(shí)驗(yàn),下列說法中正確的是(  ) A.兩球的質(zhì)量必須要相等 B.如果兩球同時(shí)落地,則可以驗(yàn)

4、證平拋運(yùn)動(dòng)的豎直分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng) C.控制小錘打擊力度來改變平拋初速度多次實(shí)驗(yàn),可以驗(yàn)證分運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性 D.該實(shí)驗(yàn)也能研究平拋運(yùn)動(dòng)的水平分運(yùn)動(dòng)性質(zhì) 答案 BC 解析 平拋運(yùn)動(dòng)過程中,在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)性質(zhì)與質(zhì)量無關(guān),A錯(cuò)誤;改變A球速度后仍然會(huì)和B球同時(shí)落地,證明平拋運(yùn)動(dòng)的豎直分運(yùn)動(dòng)不受水平分運(yùn)動(dòng)的影響,驗(yàn)證了分運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性,B、C正確;本實(shí)驗(yàn)只能研究豎直方向上的分運(yùn)動(dòng),D錯(cuò)誤。 4.(注意事項(xiàng))如圖,在探究平拋運(yùn)動(dòng)的水平分運(yùn)動(dòng)的規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中,下列哪些因素對(duì)探究規(guī)律沒有影響(  ) A.弧形軌道末端不水平 B.弧形軌道不光滑 C.實(shí)驗(yàn)小球?yàn)檩p質(zhì)小球 D.

5、水平軌道不光滑 答案 B 解析 弧形軌道末端不水平,小球拋出后不做平拋運(yùn)動(dòng),對(duì)實(shí)驗(yàn)有影響,故A錯(cuò)誤;只要每次釋放小球的位置相同,軌道末端水平,弧形軌道是否光滑對(duì)實(shí)驗(yàn)沒有影響,故B正確;實(shí)驗(yàn)小球?yàn)檩p質(zhì)小球,空氣阻力對(duì)小球影響較大,故C錯(cuò)誤;水平軌道不光滑,沿水平軌道運(yùn)動(dòng)的小球做減速直線運(yùn)動(dòng),對(duì)實(shí)驗(yàn)有影響,故D錯(cuò)誤。 5.(實(shí)驗(yàn)原理)(多選)在探究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律時(shí),可以選用如圖所示的各種裝置圖,則以下操作合理的是(  ) A.選用裝置圖甲研究平拋物體的豎直分運(yùn)動(dòng)時(shí),應(yīng)該用眼睛看A、B兩球是否同時(shí)落地 B.選用裝置圖乙并要獲得穩(wěn)定的細(xì)水柱顯示出平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡,豎直管上端A一定要低于水面

6、 C.選用裝置圖丙并要獲得鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡,每次不一定從斜槽上同一位置由靜止釋放鋼球 D.除上述裝置外,還可以用數(shù)碼照相機(jī)拍攝鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)每秒15幀的錄像以獲得平拋運(yùn)動(dòng)的 答案 BD 解析 小球下落的速度很快,運(yùn)動(dòng)時(shí)間很短,用眼睛很難準(zhǔn)確判斷出小球落地的先后順序,應(yīng)聽聲音,A不合理;豎直管的上端A應(yīng)低于水面,這是因?yàn)樨Q直管與空氣相通,A處的壓強(qiáng)始終等于大氣壓,不受瓶內(nèi)水面高低的影響,因此可以得到穩(wěn)定的細(xì)水柱,B正確;只有每次從同一高度釋放鋼球,鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度才相同,C錯(cuò)誤;獲得每秒15幀的錄像就等同于做平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)時(shí)描方格圖的方法,同樣可以探究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,D正確。

7、 6.(數(shù)據(jù)處理)如圖所示為頻閃攝影方法拍攝的研究物體做平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的照片,圖中A、B、C為三個(gè)同時(shí)由同一點(diǎn)出發(fā)的小球。AA′為A球在光滑水平面上以速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng)的軌跡;BB′為B球以速度v被水平拋出后的運(yùn)動(dòng)軌跡;CC′為C球做自由落體運(yùn)動(dòng)的軌跡。通過分析上述三條軌跡可知,平拋運(yùn)動(dòng)可分解為水平方向上的________和豎直方向上的________。 答案 勻速直線運(yùn)動(dòng) 自由落體運(yùn)動(dòng) 解析 由題知,A球沿水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),B球做平拋運(yùn)動(dòng),C球做自由落體運(yùn)動(dòng),相同時(shí)間內(nèi),A、B兩球水平位移相等,B、C兩球豎直位移相等,所以說明平拋運(yùn)動(dòng)的物體水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),豎直方向做自由

8、落體運(yùn)動(dòng)。 7.(綜合)在“研究平拋運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中, (1)圖1是用橫擋條卡住平拋小球,用鉛筆標(biāo)注小球最高點(diǎn),確定平拋運(yùn)動(dòng)軌跡的方法,坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)選小球在斜槽末端點(diǎn)時(shí)的________在坐標(biāo)紙上的投影點(diǎn)。 A.球心 B.球的上端 C.球的下端 在此實(shí)驗(yàn)中,下列說法正確的是________。 A.斜槽軌道必須光滑 B.記錄的點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些 C.用光滑曲線把所有的點(diǎn)連接起來 D.y軸的方向根據(jù)重錘線確定 (2)圖2是利用圖1裝置拍攝小球做平拋運(yùn)動(dòng)的頻閃照片,由照片可判斷實(shí)驗(yàn)操作錯(cuò)誤的是________。 A.釋放小球時(shí)初速度不為0 B.釋放小球的初始位置不同 C.斜

9、槽末端切線不水平 答案 (1)B BD (2)C 解析 (1)由題干中確定小球平拋運(yùn)動(dòng)軌跡的方法及實(shí)驗(yàn)原理知,坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)選球在斜槽末端點(diǎn)時(shí)小球的上端在坐標(biāo)紙上的投影點(diǎn),所以選B。 實(shí)驗(yàn)過程中,斜槽軌道不一定光滑,只要能夠保證小球從同一位置靜止釋放,即使軌道粗糙,離開斜槽末端的速度也是一樣的,所以A錯(cuò)誤;記錄點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些,能夠保證描點(diǎn)所得的軌跡更平滑、準(zhǔn)確,B正確;描點(diǎn)時(shí)與平滑曲線偏差過大的點(diǎn)需舍去,C錯(cuò)誤;y軸必須是豎直方向,即用重錘線確定,D正確。 (2)由題圖2可知斜槽末端切線不水平,才會(huì)造成小球做斜拋運(yùn)動(dòng),C符合題意。 8.(綜合)在做“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí),通過描點(diǎn)法畫出

10、小球平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡,并求出平拋運(yùn)動(dòng)的初速度,實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。 (1)實(shí)驗(yàn)時(shí)將固定有斜槽的木板放在實(shí)驗(yàn)桌上,實(shí)驗(yàn)前要檢查木板是否水平,請(qǐng)簡述你的檢查方法:________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (2)關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn),下列說法正確的是________。 A.小球釋放的初始位置越高越好 B.每次小球要從同一高度由靜止釋放 C.實(shí)驗(yàn)前要用

11、重錘線檢查坐標(biāo)紙上的豎線是否豎直 D.小球的平拋運(yùn)動(dòng)要靠近木板但不接觸 (3)在做“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí),坐標(biāo)紙應(yīng)當(dāng)固定在豎直的木板上,圖中坐標(biāo)紙的固定情況與斜槽末端的關(guān)系正確的是________。 (4)某同學(xué)在描繪平拋運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí),得到的部分軌跡曲線如圖乙所示。在曲線上取A、B、C三個(gè)點(diǎn),測(cè)量得到A、B、C三點(diǎn)間豎直距離h1=10.20 cm,h2=20.20 cm,A、B、C三點(diǎn)間水平距離x1=x2=x=12.40 cm,g取10 m/s2,則小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度v0的計(jì)算式為________(用字母h1、h2、x、g表示),代入數(shù)據(jù)得其大小為________ m/s。

12、答案 (1)將小球放在水平木板的任意位置,小球靜止不動(dòng),則木板水平(或用水平儀檢查木板是否水平等) (2)BCD (3)C (4)x  1.24 解析 (1)使小球做平拋運(yùn)動(dòng),關(guān)鍵是使斜槽末端切線水平,判斷是否水平可以將小球放在斜槽的末端(或木板上)看小球能否靜止,或用水平儀檢查木板是否水平等方法。 (2)小球釋放的初始位置并非越高越好,若是太高,導(dǎo)致水平拋出的速度太大,實(shí)驗(yàn)難以操作,故A錯(cuò)誤;因?yàn)橐嬐贿\(yùn)動(dòng)的軌跡,每次釋放小球的位置必須相同,且由靜止釋放,以保證獲得相同的初速度,故B正確;小球豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng),水平方向做勻速運(yùn)動(dòng),為了正確描繪其軌跡,必須確保坐標(biāo)紙上的豎線是豎直

13、的,故C正確;實(shí)驗(yàn)要求小球滾下時(shí)不能碰到豎直木板平面,避免因摩擦而使運(yùn)動(dòng)軌跡改變,最后軌跡應(yīng)連成平滑的曲線,故D正確。 (3)斜槽末端是水平的,小球做平拋運(yùn)動(dòng),要分解為水平和豎直方向的分運(yùn)動(dòng),故方格紙應(yīng)該水平豎直,坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)該與小球在斜槽末端靜止時(shí)在豎直木板上的投影重合,故C正確。 (4)小球在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng),連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移差為常數(shù),有Δh= gt2,所以t=,小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小為v0==x,代入數(shù)據(jù),解得v0=1.24 m/s。 9.(實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新)某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖甲所示,A是一塊平面木板,在其上等間隔地開鑿出一組平行的插槽(圖中P

14、0P0′、P1P1′、…),槽間距離均為d。把覆蓋復(fù)寫紙的白紙鋪貼在硬板B上。實(shí)驗(yàn)時(shí)依次將B板插入A板的各插槽中,每次讓小球從斜軌的同一位置由靜止釋放。每打完一點(diǎn)后,把B板插入后一槽中同時(shí)向紙面內(nèi)側(cè)平移距離d。實(shí)驗(yàn)得到小球在白紙上打下的若干痕跡點(diǎn),用平滑曲線連接各痕跡點(diǎn)就可得到平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。 (1)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置反復(fù)調(diào)節(jié),直到斜軌________、A板________、插槽P0P0′垂直于斜軌并在斜軌末端正下方。每次讓小球從同一位置由靜止釋放,是為了使小球每次做平拋運(yùn)動(dòng)的________。 (2)每次將B板向紙面內(nèi)側(cè)平移距離d,是為了使記錄紙上每兩點(diǎn)之間的水平距離等于小球在___

15、_____________________。 (3)如圖乙所示,該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中記錄小球做平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)位置O,Q1為小球運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后的位置,根據(jù)圖中所示平拋運(yùn)動(dòng)的部分軌跡,求出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為________ m/s。 答案 (1)末端水平 水平 初速度都相同 (2)水平方向?qū)嶋H運(yùn)動(dòng)的距離 (3)2.0 解析 (1)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置反復(fù)調(diào)節(jié),直到斜槽末端水平,保證小球拋出時(shí)初速度水平,做平拋運(yùn)動(dòng),每次讓小球從同一位置由靜止釋放,是為了保持小球水平拋出的初速度相同。 (2)平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上的分運(yùn)動(dòng)為勻速直線運(yùn)動(dòng),每次將B板向紙面內(nèi)側(cè)平移距離d,是為了使小球在相鄰痕跡點(diǎn)的水平距離等于小球在水平方向?qū)嶋H運(yùn)動(dòng)的距離。 (3)由Δy=gT2,解得T=== s=0.1 s,小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為v0== m/s=2.0 m/s。 - 8 -

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