2020高中物理 第五章 曲線運動 第3節(jié) 實驗：研究平拋運動優(yōu)練（含解析）新人教版必修2

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1、實驗：研究平拋運動 基礎(chǔ)夯實 一、選擇題(多選題) 1．“在探究平拋物體的運動規(guī)律”實驗的裝置如圖所示，在實驗前應(yīng)(　AB　) A．將斜槽的末端切線調(diào)成水平 B．將木板校準(zhǔn)到豎直方向，并使木板平面與小球下落的豎直平面平行 C．在白紙上記錄斜槽末端槽口的位置O，作為小球做平拋運動的起點和所建坐標(biāo)系的原點 D．測出平拋小球的質(zhì)量 解析：根據(jù)平拋運動的特點及實驗要求知A、B正確。 2．(2018·浙江省金華一中高一下學(xué)期檢測)在探究平拋運動的規(guī)律時，可以選用下列各種裝置圖，以下操作合理的是(　BD　) A．選用裝置1研究平拋物體豎直分運動，應(yīng)該用眼睛看A、B兩球是

2、否同時落地 B．選用裝置2要獲得穩(wěn)定的細(xì)水柱所顯示的平拋軌跡，豎直管上端一定要低于水面 C．選用裝置3要獲得鋼球的平拋軌跡，每次不一定要從斜槽上同一位置由靜止釋放 D．除上述裝置外，也能用數(shù)碼照相機拍攝鋼球做平拋運動時每秒15幀的錄像獲得平拋軌跡 解析：小球下落的速度很快，運動時間很短，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，選項A不合理；豎直管的上端應(yīng)低于水面，這是因為豎直管與空氣相通，管上端處的壓強始終等于大氣壓，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，選項B正確；只有每次從同一高度由靜止釋放鋼球，鋼球做平拋運動的初速度才相同，選項C錯誤；獲得每秒15幀的錄像就

3、等同于做平拋運動實驗時描方格圖的方法，同樣可以探究平拋運動的規(guī)律，選項D正確。 二、非選擇題 3．(1)在做“研究平拋運動”實驗時，除了木板、小球、斜槽、鉛筆、圖釘之外，下列器材中還需要的是__C、F__。 A．游標(biāo)卡尺　　　B．秒表　　C．坐標(biāo)紙　　D．天平　 E．彈簧測力計　　F．重垂線 (2)實驗中，下列說法正確的是(　A、C　) A．應(yīng)使小球每次從斜槽上相同的位置自由滑下 B．斜槽軌道必須光滑 C．要使描出的軌跡更好地反映真實運動，記錄的點應(yīng)適當(dāng)多一些 D．斜槽軌道末端可以不水平 解析：(1)實驗中需要在坐標(biāo)紙上記錄小球的位置，描繪小球的運動軌跡，需要利用重垂線確定

4、坐標(biāo)軸的y軸。故C、F是需要的。 (2)使小球從斜槽上同一位置滑下，才能保證每次的軌跡相同，A正確；斜槽沒必要必須光滑，只要能使小球滑出的初速度相同即可，B錯誤； 實驗中記錄的點越多，軌跡越精確，C正確；斜槽末端必須水平，才能保證小球離開斜槽后做平拋運動，D錯誤。 4．三個同學(xué)根據(jù)不同的實驗條件，進(jìn)行了探究平拋運動規(guī)律的實驗： (1)甲同學(xué)采用如圖甲所示的裝置。用小錘擊打彈性金屬片，金屬片把A球沿水平方向彈出，同時B球被松開自由下落，觀察到兩球同時落地，改變小錘擊打的力度，即改變A球被彈出時的速度，兩球仍然同時落地，這說明__平拋運動的物體在豎直方向上做自由落體運動__。 (2)乙

5、同學(xué)采用如圖乙所示的裝置。兩個相同的弧形軌 道M、N分別用于發(fā)射小鐵球P、Q，其中N的末端可看做與光滑的水平板相切，兩軌道上端分別裝有電磁鐵C、D；調(diào)節(jié)電磁鐵C、D的高度使AC＝BD，從而保證小鐵球P、Q在軌道末端的水平初速度v0相等。現(xiàn)將小鐵球P、Q分別吸在電磁鐵C、D上，然后切斷電源，使兩小球能以相同的初速度v0同時分別從軌道M、N的末端射出。實驗可觀察到的現(xiàn)象應(yīng)是__P球擊中Q球__。僅僅改變弧形軌道M的高度，重復(fù)上述實驗，仍能觀察到相同的現(xiàn)象，這說明 __平拋運動的物體在水平方向上做勻速直線運動__。 (3)丙同學(xué)采用頻閃照相法拍攝到如圖丙所示的小球做平拋運動的照片，圖中每個小方

6、格的邊長為L＝1.25 cm，則由圖可求得拍攝時每__3.57×10－2__ s曝光一次，該小球做平拋運動的初速度大小為__0.7__ m/s。(g＝9.8 m/s2) 解析：(1)甲圖是通過實驗來驗證平拋運動的小球在豎直方向上做自由落體運動。結(jié)論是：平拋運動的物體在豎直方向上做自由落體運動。 (2)乙圖是通過實驗來驗證平拋運動的小球在水平方向上做勻速直線運動?，F(xiàn)象為：P球擊中Q球。結(jié)論是：平拋運動的物體在水平方向上做勻速直線運動。 (3)丙圖是對平拋運動的圖像進(jìn)行分析處理的考查，且設(shè)置了一個陷阱：左上角不是平拋運動的起點。由豎直方向的位移之比為1∶2∶3，可判斷左上角的那點并不是拋出點

7、，所以在求解時，不能用2L＝v0t和L＝gt2直接得出答案。 因為小球在水平方向上做勻速直線運動，在豎直方向上做自由落體運動。所以Δy＝gT 2，即L＝gT 2，T＝＝3.57×10－2s又因為2L＝v0T，解得v0＝2，代入L、g的值得v0＝0.7 m/s。 能力提升 非選擇題 1．在做“研究平拋物體的運動”的實驗中，為了確定小球在不同時刻在空中所通過的位置，實驗時用了如圖所示的裝置。 先將斜槽軌道的末端調(diào)整水平，在一塊平整的木板表面釘上白紙和復(fù)寫紙。將該木板豎直立于水平地面上，使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放，小球撞到木板并在白紙上留下痕跡A；將木板向遠(yuǎn)離槽口平移距離

8、x，再使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放，小球撞在木板上得到痕跡B；又將木板向遠(yuǎn)離槽口平移距離x，小球再從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放，再得到痕跡C。若測得木板每次移動距離x＝10.00 cm，A、B間距離y1＝5.02 cm，B、C間距離y2＝14.82 cm。請回答以下問題(g＝9.8 m/s2) (1)根據(jù)以上直接測量的物理量來求得小球初速度的表達(dá)式為v0＝x。(用題中所給字母表示)。 (2)小球初速度的值為v0＝__1.00__m/s。 解析：由于每次移動距離x＝10.00 cm，所以小球從打A點到打B點與從打B點到打C點的時間相同，設(shè)此時間為t。由于y2－y1＝gt2，且y1＝5

9、.02 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。 2．某實驗小組同學(xué)在“研究平拋物體的運動”實驗中，只畫出了如圖所示的曲線，于是他在曲線上取水平距離Δx相等的三點A、B、C，量得Δx＝0.2 m。又量出它們之間的豎直距離分別為h1＝0.1 m，h2＝0.2 m，(g＝10m/s2)利用這些數(shù)據(jù)，可求得： (1)物體拋出時的初速度為__2__m/s； (2)物體經(jīng)過B時豎直分速度為__1.5__m/s； (3)拋出點距B點的水平距離為__0.3__m，豎直距離為__0.112_5__m。 解析：(1)由Δh

10、＝gT 2，得T＝0.1 s v0＝＝2 m/s (2)vBy＝＝1.5 m/s (3)拋出點距B點的時間t＝＝0.15 s 則拋出點距B點的水平距離 xB＝v0t＝0.3 m 豎直距離hB＝gt2＝0.112 5 m 3．做特技表演的汽車從高臺水平飛出，在空中運動后著地。一架照相機通過多次曝光，拍攝得到汽車在著地前后一段時間內(nèi)的運動照片如圖所示(第三個照片為汽車落地的瞬間，虛線格子為正方形)。已知汽車長度為3.6 m，相鄰兩次曝光的時間間隔相等，由照片可推算出汽車離開高臺時的瞬時速度大小為__12__m/s，高臺離地面的高度為__11.25__m。(取g＝10 m/s2)

11、 解析：由題意知，正方形的邊長為3.6 m，由照片知，在曝光的時間間隔內(nèi)，豎直位移之差Δy＝l＝3.6 m，又Δy＝gT2，所以，曝光時間T＝＝s＝0.6 s， 曝光時間內(nèi)汽車的水平位移為2l＝7.2 m 所以v0＝＝m/s＝12 m/s， 第二次曝光時汽車的豎直分速度 vy＝＝m/s＝9 m/s， 此時，汽車下落的時間t1＝＝ s＝0.9 s， 從開始到落地的總時間t2＝t1＋T＝1.5 s， 故高臺離地面的高度 h＝gt＝×10×1.52 m＝11.25 m。 4．(2019·重慶一中高一下學(xué)期月考)某物理小組的同學(xué)設(shè)計了一個研究類平拋運動的實驗。如圖，斜面ABCD傾角為θ，P、Q分別為AD、BC的中點，長為l的輕繩一端固定在P點，另一端固定一個可視為質(zhì)點的質(zhì)量為m的小球，靜止在M點?，F(xiàn)突然給小球一個初速度，輕繩恰好被拉斷，小球沿切線方向飛出，恰好落在B點，重力加速度為g，則： (1)為求出小球在M點獲得的初速度的大小，需要測量的物理量有__MQ的長度h 、__BQ的長度x__； (2)小球在M點獲得的初速度大小為__x__ (用你所測量的物理量的字母及已知量表示)。 解析：設(shè)MQ的長度為h，QB的長度為x，根據(jù)類平拋運動的規(guī)律有： h＝gsinθt2，x＝v0t 解得：v0＝＝x - 6 -