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2017-2018年人教版 高一物理 必修2 第五章第三节实验:研究平抛运动 课时作业

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                    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)BAC
    2.(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
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    C.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=5.00   cm,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  10 m/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

                              2L  2 × 0.05
                   2          g    10
是个定值,即      Δy=gT   =2L,T=     =       s=0.1 s,初速度    v0=

4L 4 × 0.05                yac 8L 8 × 0.05

T =  0.1  m/s=2.0 m/s,vby= 2T =2T= 2 × 0.1  m/s=2.0 m/s,因此

         2.02+2.02    2
vb=   =         m/s=2   m/s≈2.8 m/s.
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    ②vay=vby-gT=2.0   m/s-10×0.1  m/s=1 m/s≠0,则   a 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________________________________________________
    _____________________________________________________.
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                             图乙

    (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           5 cm,g 取  10 m/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
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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,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

      2L    2 × 0.05
隔 T=   g =   10  s=0.1 s,

           1
    频率  f=T=10 Hz.

                               3L  0.15

    ②小球做平抛运动的初速度            v0= T = 0.1  m/s=1.5 m/s.
                         8L  0.4

    ③B  点的竖直分速度       vy=2T=0.2 m/s=2  m/s,则小球经过      B 点

时的速度大小为       vB=    =2.5 m/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 ③2.5
    4.(1)(多选)研究平抛运动,下面做法中可以减小实验误差的是
(  )
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    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
    C.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            xtan 
θ 图象,g   取 10 m/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
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平,以确保小球水平飞出做平抛运动,D                 正确.

                     1
                      gt2
                   y 2    gt         2v0tan θ
    (2)①根据  tan θ=x=  v0t =2v0,解得 t=   g ,

    则 x=v0t=    ,
                          1
    可知图线的斜率       k=    =5,

    解得  v0=1 m/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,

                    tan 60°  3
    即 x=    =2×12×    10  m= 5  m,

            x    2 3
    解得  l=cos 60°= 5  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.

                             2 3
    答案:(1)ACD (2)①1      m/s  5  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                          0.10 

m,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.
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    完成下列填空(重力加速度取           10 m/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|=0.60   m,P1、P3  的竖直间隔为      16 个小格,因此|y1-y3|=1.60 

m,P1、P2  的水平间隔为       6 个小格,因此|x1-x2|=0.60     m.(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,

                   2
有|y3-y2|-|y2-y1|=gt ,代入数据得      t=0.20 s.

                           |x1-x2| 0.60

    小球抛出后的水平速度          vx=   t =0.20 m/s=3.0 m/s.
    答案:(1)0.60 1.60 0.60 (2)0.20 3.0
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