人教版物理必修二第五章 3实验研究平抛运动.docx

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人教版物理必修二第五章3实验研究平抛运动

双基限时练（四）　实验：

研究平抛运动

1．如图所示，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，该实验现象说明了A球在离开轨道后（　　）

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

解析　改变高度做实验，发现A、B两球仍同时落地，只能说明A球的竖直分运动与B球自由落体运动情况相同，故C项正确．

答案　C

2．在探究平抛运动的规律时，可以选用下列各种装置图，以下操作合理的是（　　）

A．选用装置1研究平抛物体竖直分运动，应该用眼睛看A、B两球是否同时落地

B．选用装置2要获得稳定的细水柱所显示的平抛轨迹，竖直管上端A一定要低于水面

C．选用装置3要获得钢球的平抛轨迹，每次不一定要从斜槽上同一位置由静止释放

D．除上述装置外，也能用数码照相机拍摄钢球做平抛运动时每秒15帧的录像获得平抛轨迹

解析　选用装置1研究平抛物体竖直分运动，由于两个小球不是落在同一点，应该用耳朵听A、B两球是否同时落地，A操作不合理；只有当装置2中竖直管上端A低于水面时才能保证出水口处水压恒定，水流速度恒定，就能获得稳定的细水柱所显示的平抛轨迹，所以B操作合理；选用装置图3要获得钢球的平抛轨迹，每次一定要从斜槽上同一位置由静止释放钢球，才能保证平抛小球的初速度相同，所以C操作不合理．能用数码照相机拍摄钢球做平抛运动时每秒15帧的录像获得平抛轨迹，D操作合理．

答案　BD

3．在研究平抛运动实验中，为减小空气阻力对小球运动的影响，应采用（　　）

A．实心小铁球B．空心小铁球

C．实心小木球D．以上三种小球都可以

解析　为减小空气阻力对小球运动的影响，阻力和球的重力相比越小，影响越小，故A选项正确．

答案　A

4．安装实验装置的过程中，斜槽末端的切线必须是水平的，这样做的目的是（　　）

A．保证小球飞出时，速度既不太大，也不太小

B．保证小球飞出时，初速度水平

C．保证小球在空中运动的时间每次都相等

D．保证小球运动的轨迹是一条抛物线

解析　平抛运动初速度的大小不是由斜槽末端是否水平决定的，而是由小球释放点到斜槽水平端的竖直高度决定的，故A项不正确；研究平抛物体的运动，旨在弄清物体在水平和竖直两个方向上怎样运动，必须保证小球抛出时速度是水平的，并非要研究小球在空中运动的时间，故B项正确，C项不正确；无论小球飞出的初速度是水平还是倾斜的，其运动轨迹都是一条抛物线，故D项不正确．

答案　B

5．下列哪些因素会使“探究平抛物体的运动”实验的误差增大（　　）

A．小球与斜槽之间有摩擦

B．安装斜槽时其末端不水平

C．建立坐标系时，以斜槽末端端口位置为坐标原点

D．根据曲线计算平抛运动的初速度时，在曲线上取作计算的点离原点O较远

解析　从本实验的实验目的来看，就是要“描出平抛物体的运动轨迹，并求出平抛物体的初速度”，有时学生认为如果小球与斜槽之间有摩擦，小球离开斜槽末端的平抛初速度比光滑斜槽的小，而错选了A.如果仔细考虑一下小球在斜槽中的运动，实验中要求“应使小球每次从槽上滚下时开始的位置都相同”，目的就是要保证小球离开斜槽末端时的平抛初速度相等．

而y＝gt2，x＝v0t，得v0＝x·.

其中x、y均由刻度尺进行测量，计算点距抛出点O越远，x、y值就越大，误差越小．因此小球与斜槽之间有摩擦，只要保证小球每次从槽上滚下的初始位置都相同，平抛时的初速度就都相同，不会引起误差．如果安装斜槽时其末端不水平，其运动就不是平抛而是斜抛运动，会引起误差．应以斜槽末端小球重心所在的位置为坐标原点，否则会引起误差．取值范围越大，误差越小．选项B、C正确．

答案　BC

6．数码相机大多具有摄像功能，每秒钟拍摄大约15帧照片，一同学用它拍摄小球从水平面飞出后做平抛运动的几张连续照片，下列处理正确的是（　　）

A．只要测出相邻三照片上小球的距离，就能判断平抛运动的特点

B．只要测出相邻三照片上小球的水平距离，就能判断平抛运动在水平方向上的运动特点

C．只要测出相邻三照片上小球的竖直距离，就能判断平抛运动在水平方向上的运动特点

D．只要测出相邻三照片上小球的竖直距离，就能判断平抛运动在竖直方向上的运动特点

解析　连续照片之间的时间间隔已知道，因此只需测量两个方向上的对应距离，即可研究两个分运动的性质．

答案　BD

7．在做“探究平抛运动”的实验时，让小球多次从同一高度释放沿同一轨道运动，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，将正确的选项前面的字母填在横线上________．

A．调节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．记录小球位置用的木条（或凹槽）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）相接触

F．将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线

解析　物理实验具体操作方式并不是一成不变的，根据实验原理和要达到的目的，再结合现有实验条件，灵活地、创造性地设计实验方案、操作要求和操作规范是学习者应具备的素质．

实验操作的要求是根据实验原理和要达到的精度而设置的，要确定每一个操作是否正确必须从实验原理入手思考．例如，研究平抛物体的运动，实验操作必须保证小球做平抛运动；要描绘平抛物体的运动轨迹，必须是同一个运动过程物体经过的位置的连线，因此每次释放小球必须从同一高度，以保证每一次平抛运动轨迹重合．

答案　ACE

8．某同学做平抛物体运动的实验时，用带孔的硬纸卡来确定小球位置，如图所示，下面实验步骤正确的排列顺序是__________．

A．把钢球从斜槽上的某点释放，它飞出后开始做平抛运动，在小球运动轨迹的某处用带孔的卡片迎接小球，使球恰从小孔中央通过，然后对准孔中央在白纸上记下一个点

B．把小球放在斜槽末端，以球心位置作为平抛运动起点O，在白纸上标出O点位置

C．取下白纸，在纸上画一条与竖直线Oy垂直的水平线Ox

D．用光滑曲线把记录到小球通过位置的若干点连接起来，得到平抛运动的轨迹

E．从斜槽上相同位置释放小球，用步骤A的方法确定平抛轨迹上的其他点

F．在轨迹上取几个不同的点，测出它们的坐标x和y，利用g值，求出初速度再取平均值

G．利用重锤线画出竖直线Oy

H．把白纸用图钉固定在竖直木板上，把小球放在斜槽末端水平部分，调整到小球不滚动，再固定斜槽

答案　HBGAECDF

9．在研究平抛运动的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长L＝1.25cm，若小球在平抛运动中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则小球的初速度的计算公式为v0＝__________（用L、g表示），其值是__________（取g＝9.8m/s2）．

解析　ab、bc、cd水平方向等间距：

x＝2L＝v0T.

竖直方向：

Δy＝aT2，即L＝gT2.

所以v0＝＝＝2

＝2×m/s

＝0.70m/s.

答案　2　0.7m/s

10．利用单摆验证小球平抛运动规律，设计方案如图甲所示，在悬点O正下方有水平放置的炽热的电热丝P，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断：

MN为水平木板，已知悬线长为L，悬点与木板间的距离OO′＝h（h>L）．

（1）电热丝P必须置于悬点正下方的理由是__________________

_______________________________________________________.

（2）将小球向左拉起后自由释放，最后小球落在木板上的C点，O′C＝s，则小球做平抛运动的初速度v0为________．

（3）在其他条件不变的情况下，若改变释放小球时悬线与竖直方向间的夹角θ，小球落点与O′点的水平距离s将随之改变，经多次实验，以s2为纵坐标，得到如图乙所示图象，则当θ＝30°时，s为________m.

解析　

（1）使小球运动到正下方，此时速度v0为水平方向，保证小球做平抛运动．

（2）小球做平抛运动的下落高度H＝h－L，满足h－L＝gt2，s＝v0t，由此得v0＝s.

（3）由s2－cosθ图象可知s2与cosθ的关系满足s2＝acosθ＋b，将（0,2.0）和（1.0,0）代入得a＝－2.0，b＝2.0.则s2与cosθ的关系为s2＝－2cosθ＋2，当θ＝30°时，可解得s＝0.52m.

答案　

（1）保证小球沿水平方向抛出

（2）s

（3）0.52

11．在做“研究平抛运动”的实验中，为了确定小球在不同时刻在空中所通过的位置，实验时用了如图所示的装置．

先将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸．将该木板竖直立于水平地面上，使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A；将木板向远离槽口平移距离x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞在木板上得到痕迹B；又将木板再向远离槽口平移距离x，小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，再得到痕迹C.

若测得木板每次移动距离x＝10.00cm，A、B间距离y1＝5.02cm，B、C间距离y2＝14.82cm.请回答以下问题（g＝9.80m/s2）

（1）为什么每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放？

_____________________________________________________________________________________________________________________.

（2）根据以上直接测量的物理量来求得小球初速度的表达式为v0＝________.（用题中所给字母表示）

（3）小球初速度的值为v0＝________m/s.

解析　

（1）每次从斜槽上紧靠挡板处由静止释放小球，是为了使小球有相同的初速度．

（2）根据平抛运动在水平方向上为匀速直线运动，则物体从A到B和从B到C运动时间相等，设为T；

竖直方向由匀变速直线运动推论有：

y2－y1＝gT2，且v0T＝x.解以上两式得：

v0＝x.

（3）代入数据解得v0＝1.00m/s.

答案　

（1）为了保证小球每次做平抛运动的初速度相同

（2）x

（3）1.00