第五章 3实验 研究平抛运动1.docx

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第五章3实验研究平抛运动1

3　实验研究平抛运动

1.（多选）如图L5-3-1所示,在“探究平抛运动规律”的实验中,用小锤打击弹性金属片,金属片把P球沿水平方向抛出,同时Q球被松开而自由下落,P、Q两球同时开始运动,则下列说法中正确的是（　　）

图L5-3-1

A.P、Q两球同时落地

B.小锤打击金属片的力越大,P球落地的速度越大

C.小锤打击金属片的力越大,P球在空中飞行的时间越长

D.实验能说明P球在水平方向上做匀速直线运动

2.（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,一定要注意木板是否竖直

B.安装有斜槽的木板时,只要注意小球不和木板发生摩擦就可以

C.每次实验都要把小球从同一位置由静止释放

D.实验的目的是描出小球的运动轨迹,分析平抛运动的规律

3.如图L5-3-2所示,两个完全相同的圆弧轨道分别固定在竖直板上的不同高度处,轨道的末端水平,在它们相同位置上各安装一个电磁铁,两个电磁铁由同一个开关控制,通电后,两电磁铁分别吸住相同小铁球A、B,断开开关,两个小球同时开始运动.离开圆弧轨道后,A球做平抛运动,B球进入一个光滑的水平轨道,则:

图L5-3-2

（1）B球进入水平轨道后将做　　　　运动;改变A球所在圆弧轨道的高度,多次重复上述实验过程,总能观察到A球正好砸在B球上,由此现象可以得出的结论是　　　　　　　　　　. 

（2）若某次两个小球相碰的位置恰在水平轨道上的P点处,固定在竖直板上的方格纸的正方形小格边长均为5cm,则可算出A铁球到达P点的速度为　　　　m/s.（g取10m/s2,结果保留两位小数） 

4.某同学设计了一个研究平抛运动的实验.实验装置示意图如图L5-3-3甲所示,A是一块水平木板,在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽（图中P0P0'、P1P1'……）,槽间距离均为d.把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板B上.实验时依次将B板插入A板的各插槽中,每次让小球从斜轨的同一位置由静止释放.每打完一点后,把B板插入后一槽中并同时向纸面内侧平移距离d.实验得到小球在白纸上打下的若干痕迹点,如图所示.

甲

乙

图L5-3-3

（1）实验前应对实验装置反复调节,直到　　　　.每次让小球从同一位置由静止释放,是为了　. 

（2）每次将B板向内侧平移距离d,是为了　　　　　　　. 

（3）在图乙中绘出小球做平抛运动的轨迹.

5.实验室有斜槽等器材,装配图如图L5-3-4甲所示.钢球从斜槽上滚下,经过水平槽飞出后做平抛运动.每次都使钢球从斜槽上同一位置由静止滚下,钢球在空中做平抛运动,设法用铅笔描出钢球经过的位置,通过多次实验,在竖直白纸上记录钢球所经过的多个位置,连起来就得到钢球做平抛运动的轨迹.

图L5-3-4

（1）某同学在安装实验装置和进行其余的操作时都准确无误,他在分析数据时所建立的坐标系如图乙所示.他的错误之处是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　. 

（2）该同学根据自己所建立的坐标系,在描出的平抛运动轨迹图上任取一点（x,y）,运用公式v0=x

求小球的初速度v0,这样测得的平抛初速度值与真实值相比　　　　（选填“偏大”“偏小”或“相等”）. 

图L5-3-5

6.如图L5-3-5所示为一小球做平抛运动的闪光照相照片的一部分,图中背景方格的边长均为20cm,如果g取10m/s2,那么:

（1）照相机的闪光频率是　　　　Hz; 

（2）小球运动中水平分速度的大小是　　　　m/s; 

（3）小球经过B点时的速度大小是　　　　m/s. 

7.如图L5-3-6所示,研究平抛运动规律的实验装置放置在水平桌面上,利用光电门传感器和碰撞传感器可测得小球的水平初速度和飞行时间,底板上的标尺可以测得水平位移.

保持水平槽口距底板高度h=0.420m不变,改变小球在斜槽导轨上下滑的起始位置,测出小球做平抛运动的初速度v0、飞行时间t和水平位移d,记录在下表中.

图L5-3-6

v0/（m·s-1）

0.741

1.034

1.318

1.584

t/ms

292.7

293.0

292.8

292.9

d/cm

21.7

30.3

38.6

46.4

（1）由表中数据可知,在h一定时,小球的水平位移d与其初速度v0成　　　　关系. 

（2）一位同学计算出小球飞行时间的理论值t理=

=

s=289.8ms,发现理论值与测量值之差约为3ms.经检查,实验及测量无误,其原因可能是　　　　. 

（3）另一位同学分析并纠正了上述偏差后,另做了这个实验,竟发现测量值t'依然大于自己得到的理论值t'理,但二者之差在3~7ms之间,且初速度越大则差值越小.对实验装置的安装进行检查,确认斜槽槽口与底座均水平,则导致偏差的原因是　　　　. 

8.

（1）在如图L5-3-7甲所示的实验中,A、B两球同时落地,说明平抛运动在竖直方向上是　　　　运动.某同学设计了如图乙所示的实验:

将两个相同的轨道固定在同一竖直平面内,最下端水平,其中轨道2与光滑水平轨道平滑相接.现把两个质量相等的小钢球从倾斜轨道的相同位置由静止同时释放,则他将观察到的现象是:

在水平轨道上球1击中球2.这说明平抛运动在水平方向上是　　　　运动. 

图L5-3-7

图L5-3-8

（2）若用如图L5-3-8所示的平抛仪来做“研究平抛运动”的实验,该实验所需器材包括:

附带金属小球的斜槽,木板及竖直固定支架,白纸,图钉,　　　　,三角板,铅垂线,铅笔等. 

实验简要步骤如下:

A.让小球多次从　　　　位置上由静止滚下,记下小球运动中的一系列位置. 

B.安装好器材,注意　　　　,记下轨道末端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=　　　　算出小球在该点的瞬时速度. 

D.取下白纸,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　　　　. 

图L5-3-9

（3）在“研究平抛物体的运动”的实验中,记录了如图L5-3-9所示的一段轨迹ABC.已知物体是由原点O水平抛出的,C点的坐标为（60cm,45cm）,则平抛物体的初速度为v0=　　　　m/s,物体经过B点时下落的高度为hB=　　　　m.（g取10m/s2） 

9.如图L5-3-10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）时撞开轻质接触式开关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两球总是同时落地.

（1）该实验现象说明了A球在离开轨道后　　　　（填选项前的字母）. 

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）实验中记录了如图L5-3-11所示的一段轨迹ABC.已知小球是由原点O水平抛出的,C点的坐标为（60cm,45cm）,则平抛小球的初速度为v0=　　　　m/s,小球经过B点时的速度vB=　　　　m/s.（g取10m/s2） 

图L5-3-10　　　　　　　图L5-3-11

3　实验:

研究平抛运动

1.AB　[解析]根据装置图可知,两球由相同高度同时运动,P做平抛运动,Q做自由落体运动,因此将同时落地,故A正确;由于两球同时落地,因此说明P、Q在竖直方向上的运动规律是相同的,故根据实验结果可知,平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动,小锤打击金属片的力越大,P球获得的水平方向的初速度越大,落地时速度也大,故B正确;两球在空中运动的时间相等,与小锤打击金属片的力无关,C错误;P球水平方向的分运动的规律无法确定,故D错误.

2.ACD　[解析]木板要竖直,保证描点准确,A正确,B错误;为保证小球每次做平抛运动的初速度相同,每次实验都要把小球从同一位置由静止释放,C正确;实验的目的是描出小球的运动轨迹,分析平抛运动的规律,进而求出初速度,D正确.

3.

（1）匀速直线　平抛运动的水平分运动是匀速直线运动

（2）3.35

[解析]

（1）让两小球从相同的弧形轨道上相同高度处滚下,从而使两小球同时滚离轨道并具有相同的速度.小球A做平抛运动,小球B做匀速直线运动,两小球相遇,当改变A球所在圆弧轨道所在的高度时,两球仍能相碰,则说明平抛运动在水平方向上是匀速直线运动.

（2）小球做平抛运动,在竖直方向,有h=9L=

gt2,vy=gt

在水平方向,有9L=v0t

A到达P点的速度为v=

将L=5cm代入,解得v≈3.35m/s.

4.

（1）斜轨末端水平、插槽P0P0'垂直斜轨末端并在斜轨末端正下方　使小球每次做平抛运动的初速度都相同　

（2）使记录纸上每两点之间的水平距离等于小球在水平方向实际运动的距离

（3）如图所示

5.

（1）见解析　

（2）偏大

[解析]

（1）直角坐标系的原点应建在钢球飞离槽口时球心的水平投影点处,它在槽口正上方r处（r为钢球半径）,而该同学却错误地将坐标原点取在槽口处.

（2）由于坐标系的原点较实际偏下,即运用公式v0=x

求初速度时,y偏小,所以求得的v0值偏大.

6.

（1）5　

（2）3　（3）5

[解析]

（1）从图中看出,A、B间与B、C间的水平位移相等,即x=3L,因此这三个点是等时间间隔点,竖直方向上两段相邻位移之差是定值,即Δy=gT2=2L,解得T=

=

s=0.2s,则f=

=5Hz.

（2）根据v0=

解得v0=

m/s=3m/s.

（3）小球抛到B点时竖直方向的速度为vyB=

=

m/s=4m/s,所以小球经过B点时的速度为vB=

=

m/s=5m/s.

7.

（1）正比

（2）计算时重力加速度取值（10m/s2）大于实际值

（3）光电门传感器安装在斜槽端口的内侧,传感器的中心离槽口还有一段很小的距离

8.

（1）自由落体　匀速直线

（2）刻度尺　同一　让轨道末端水平　

　BADC

（3）2　0.2

9.

（1）C　

（2）2　2

[解析]

（1）观察到的现象是两球同时落地,可知小球A在竖直方向上的运动规律与B球运动规律相同,即A球在竖直方向上做自由落体运动,故C正确,A、B、D错误.

（2）由于O点是平抛运动的起始点,因此根据平抛运动规律,水平方向上有x=v0t,竖直方向上有y=

gt2,将x=60cm,y=45cm代入,解得v0=2m/s;小球经过B点时,水平方向上有xB=v0t',竖直方向上有vBy=gt',解得vBy=2m/s,故小球经过B点时的速度大小vB=

=2

m/s.