5.3 实验 探究平抛运动的特点同步练2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

新人教版高中物理必修第二册PAGEPAGE15.3实验：探究平抛运动的特点1．(多选)在探究平抛运动的特点时，可以选用如图所示的各种装置图，以下说法正确的是()A．选用装置1探究平抛物体的水平分运动的特点，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2．在“探究平抛物体的运动特点”的实验中，在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3．(多选)在做“探究平抛运动的特点”的实验中，下列说法中正确的是()A．安装斜槽和木板时，一定要注意木板是否竖直B．安装斜槽和木板时，只要注意小球不和木板发生摩擦即可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，分析平抛运动的特点4．如图所示为利用频闪摄影方法拍摄的探究物体做平抛运动的特点的照片，图中A、B、C为三个同时由同一点O出发的相同小球。OA′为A球在光滑水平面上以速度v运动的轨迹；OB′为B球以速度v被水平抛出后的运动轨迹；OC′为C球自由下落的运动轨迹。通过分析上述三条轨迹可得出结论：(1)_____________________________(2)_____________________________5．做杂技表演的汽车从高台水平飞出，在空中运动后着地，一架照相机通过多次曝光，拍摄到汽车在着地前后一段时间内的运动照片如图所示(虚线为正方形格子)。已知汽车长度为3.6m，相邻两次曝光的时间间隔相等，由照片可推算出汽车离开高台时的瞬时速度大小为________m/s，高台离地面的高度为________m。(g取10m/s2)6．在“探究平抛运动的特点”实验中，(1)图1是用横挡条卡住平抛小球，用铅笔标注小球最高点，确定平抛运动轨迹的方法，坐标原点应选小球在斜槽末端点时的________在坐标纸上的水平投影点。A．球心B．球的上端C．球的下端在此实验中，下列说法正确的是________。A．斜槽轨道必须光滑B．记录的点应适当多一些C．用光滑曲线把所有的点连接起来D．y轴的方向根据重锤线确定(2)图2是利用图1装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片，由照片可判断实验操作错误的是________。A．释放小球时初速度不为0B．释放小球的初始位置不同C．斜槽末端切线不水平7．在做“研究平抛运动”的实验时，通过描点法画出小球平抛运动的轨迹，并求出平抛运动的初速度，实验装置如图甲所示。(1)实验时将固定有斜槽的木板放在实验桌上，实验前要检查木板是否水平，请简述你的检查方法：______________________。(2)关于这个实验，下列说法正确的是________。A．小球释放的初始位置越高越好B．每次小球要从同一高度由静止释放C．实验前要用重锤线检查坐标纸上的竖线是否竖直D．小球的平抛运动要靠近木板但不接触(3)在做“研究平抛运动”的实验时，坐标纸应当固定在竖直的木板上，图中坐标纸的固定情况与斜槽末端的关系正确的是________。(4)某同学在描绘平抛运动轨迹时，得到的部分轨迹曲线如图乙所示。在曲线上取A、B、C三个点，测量得到A、B、C三点间竖直距离h1＝10.20cm，h2＝20.20cm，A、B、C三点间水平距离x1＝x2＝x＝12.40cm，g取10m/s2，则小球平抛运动的初速度v0的计算式为________(用字母h1、h2、x、g表示)，代入数据得其大小为________m/s。8．在做“研究平抛运动”的实验中，为了确定小球在不同时刻所通过的位置，实验时采用如图所示的装置。先将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平木板表面钉上复写纸和白纸，并将该木板竖直立于槽口附近处，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；将木板向远离槽口方向平移距离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；将木板再向远离槽口方向平移距离x，小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，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＝4.78cm，B、C间距离y2＝14.58cm。(g取9.8m/s2)(1)根据以上直接测量的物理量得小球初速度为v0＝________(用题中所给字母表示)。(2)小球初速度的测量值为________m/s(保留两位有效数字)。9．如图所示为喷出细水流的数码相片，照片中刻度尺的最小刻度为毫米，细水流是水平喷出的，试根据该照片研究：(1)已知水流做平抛运动的水平分运动是匀速直线运动，找出研究其竖直分运动的方法，并证明竖直分运动是自由落体运动；(2)若取g＝10m/s2，试求水流喷出的速度(保留三位有效数字)。

--☆参考答案☆--1.[答案]BD[解析]选用装置1探究平抛物体的竖直分运动的特点，应该用耳朵听声音判断A、B两球是否同时落地，所以A错误；装置2中竖直管上端A一定要低于水面，才能保证两管上端之间的压强差恒定，水离开喷嘴时的速度恒定，所以B正确；装置3中从斜槽上同一位置由静止释放钢球，才能保证每次平抛运动的初速度相同，因此C错误；D正确。2.[答案]B[解析]斜槽末端切线必须水平，是为了确保初速度水平，以满足平抛运动的条件，故B正确。3.[答案]ACD[解析]安装斜槽和木板时，木板要竖直，以保证描点准确，故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，故C正确；实验目的就是选项D所述，故D正确。4.[答案](1)做平抛运动的物体在水平方向做匀速直线运动。(2)做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动。[解析]仔细观察照片可以发现，B、C两球在任一曝光瞬间的位置总在同一水平线上，说明平抛运动小球B在竖直方向上的运动规律与自由落体运动相同；而A、B两小球在任一曝光瞬间的位置总在同一竖直线上，说明平抛运动小球B在水平方向上的运动规律与匀速直线运动相同。5.[答案]1211.25[解析]由照片知在前两段曝光的时间间隔内，汽车的竖直位移之差Δy＝l＝3.6m，又Δy＝gT2，所以相邻两次曝光的时间间隔T＝eq\r(\f(Δy,g))＝eq\r(\f(3.6,10))s＝0.6s。相邻两次曝光时间内的水平位移2l＝7.2m所以汽车离开高台时的瞬时速度大小v0＝eq\f(2l,T)＝eq\f(7.2,0.6)m/s＝12m/s。第二次曝光时车的竖直速度vy＝eq\f(3l,2T)＝eq\f(3×3.6,2×0.6)m/s＝9m/s，此时，车下落的时间t1＝eq\f(vy,g)＝eq\f(9,10)s＝0.9s，从开始到落地的总时间t2＝t1＋T＝1.5s，故高台离地面的高度h＝eq\f(1,2)gteq\o\al(2,2)＝eq\f(1,2)×10×1.52m＝11.25m。6.[答案](1)BBD(2)C[解析](1)由题干中确定小球平抛运动轨迹的方法及实验原理知，坐标原点应选小球在斜槽末端点时小球的上端在坐标纸上的水平投影点，所以选B。实验过程中，斜槽轨道不一定光滑，只要能够保证小球从同一位置静止释放，即使轨道粗糙，小球离开斜槽末端的速度也是一样的，所以A错误；记录点应适当多一些，能够保证描点所得的轨迹更平滑、准确，B正确；描点时与平滑曲线偏差过大的点须舍去，C错误；y轴必须沿竖直方向，即用重锤线确定，即D正确。(2)由题图2可知斜槽末端切线不水平，才会造成小球离开斜槽后做斜抛运动，C符合题意。7.[答案](1)将小球放在木板的任意位置，小球静止不动，则木板水平(或用水平仪检查木板是否水平等)(2)BCD(3)C(4)xeq\r(\f(g,h2－h1))1.24[解析](1)使小球做平抛运动，关键是使斜槽末端切线水平，检查木板是否水平可以将小球放在斜槽的末端(或木板上的任意位置)看小球能否静止，或用水平仪检查木板是否水平等。(2)小球释放的初始位置并非越高越好，若是太高，导致水平抛出的速度太大，实验难以操作，故A错误；因为要画同一运动的轨迹，故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正确；小球竖直方向做自由落体运动，水平方向做匀速运动，为了正确描绘其轨迹，必须确保坐标纸上的竖线是竖直的，故C正确；实验要求小球滚下时不能碰到竖直木板平面，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D正确。(3)斜槽末端是水平的，小球做平抛运动，要分解为水平和竖直方向的分运动，故方格纸应该水平竖直，坐标原点应该与小球在斜槽末端静止时在竖直木板上的投影重合，故C正确。(4)小球在竖直方向做匀变速直线运动，连续相等时间内的位移差为常数，因此有h2－h1＝gt2，所以t＝eq\r(\f(h2－h1,g))，小球平抛运动的初速度大小为v0＝eq\f(x,t)＝xeq\r(\f(g,h2－h1))，代入数据，解得v0＝1.24m/s。8.[答案](1)xeq\r(\f(g,y2－y1))(2)1.0[解析](1)设小球在水平方向每运动位移x，运动的时间为T，竖直方向小球做自由落体运动，根据推论有Δy＝gT2，即y2－y1＝gT2，得T＝eq\r(\f(y2－y1,g))，再由水平方向x＝v0T，有v0＝eq\f(x,T)＝xeq\r(\f(g,y2－y1))。(2)x＝10.00cm，A、B间距离y1＝4.78cm，B、C间距离y2＝14.58cm，将数据代入v0＝xeq\r(\f(g,y2－y1))得v0＝1.0m/s。9.[答案](1)见解析(2)0.447m/s[解析](1)根据水平分运动是匀速直线运动，可以按水平