2020高中物理 第五章 拋體運(yùn)動 3實(shí)驗(yàn)：探究平拋運(yùn)動的特點(diǎn)練習(xí)（含解析）新人教版第二冊

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1、第五章 3實(shí)驗(yàn)：探究平拋運(yùn)動的特點(diǎn) 1.(實(shí)驗(yàn)原理與操作)用如圖所示的裝置研究平拋運(yùn)動。小錘打擊彈性金屬片，A球水平拋出，同時B球被松開，自由下落。關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法中不正確的是(　　) A．兩球同時落地 B．應(yīng)改變裝置的高度，多次實(shí)驗(yàn) C．實(shí)驗(yàn)?zāi)苷f明A球在豎直方向上做自由落體運(yùn)動 D．實(shí)驗(yàn)?zāi)苷f明A球在水平方向上做勻速直線運(yùn)動 答案　D 解析　根據(jù)裝置圖可以知道，兩球由相同高度同時運(yùn)動，A做平拋運(yùn)動，B做自由落體運(yùn)動，因此將同時落地，所以A正確；要多次實(shí)驗(yàn)，觀察現(xiàn)象，則應(yīng)改變裝置的高度，多次實(shí)驗(yàn)，所以B正確；因?yàn)閮汕蛲瑫r落地，因此說明A、B在豎直方向運(yùn)動規(guī)律是相同的，故根

2、據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以知道，平拋運(yùn)動在豎直方向的分運(yùn)動是自由落體運(yùn)動，所以C正確，D錯誤。 2．(實(shí)驗(yàn)原理與數(shù)據(jù)分析)為了探究平拋運(yùn)動的規(guī)律，將小球A和B置于同一高度，在小球A做平拋運(yùn)動的同時靜止釋放小球B。同學(xué)甲直接觀察兩小球是否同時落地，同學(xué)乙拍攝頻閃照片進(jìn)行測量、分析。通過多次實(shí)驗(yàn)(　　) A．只有同學(xué)甲能證明平拋運(yùn)動在水平方向是勻速運(yùn)動 B．兩位同學(xué)都能證明平拋運(yùn)動在水平方向是勻速運(yùn)動 C．只有同學(xué)甲能證明平拋運(yùn)動在豎直方向是自由落體運(yùn)動 D．兩位同學(xué)都能證明平拋運(yùn)動在豎直方向是自由落體運(yùn)動 答案　D 解析　在圖甲的實(shí)驗(yàn)中，改變高度和平拋小球的初速度大小，發(fā)現(xiàn)兩球同時落地，說

3、明平拋運(yùn)動在豎直方向上做自由落體運(yùn)動，不能得出水平方向上的運(yùn)動規(guī)律。在圖乙的實(shí)驗(yàn)中，通過頻閃照片，發(fā)現(xiàn)自由落體運(yùn)動的小球與平拋運(yùn)動的小球任何一個時刻都在同一水平線上，知平拋運(yùn)動在豎直方向上的運(yùn)動規(guī)律與自由落體運(yùn)動相同，所以平拋運(yùn)動豎直方向上做自由落體運(yùn)動。頻閃照片顯示小球在水平方向相等時間內(nèi)的水平位移相等，知水平方向做勻速直線運(yùn)動，所以D正確，A、B、C錯誤。 3.(綜合)(多選)為了研究平拋運(yùn)動的分運(yùn)動性質(zhì)，用如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。小錘打擊彈性金屬片，A球水平拋出，同時B球被松開下落。關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法中正確的是(　　) A．兩球的質(zhì)量必須要相等 B．如果兩球同時落地，則可以驗(yàn)

4、證平拋運(yùn)動的豎直分運(yùn)動是自由落體運(yùn)動 C．控制小錘打擊力度來改變平拋初速度多次實(shí)驗(yàn)，可以驗(yàn)證分運(yùn)動的獨(dú)立性 D．該實(shí)驗(yàn)也能研究平拋運(yùn)動的水平分運(yùn)動性質(zhì) 答案　BC 解析　平拋運(yùn)動過程中，在豎直方向上做自由落體運(yùn)動，運(yùn)動性質(zhì)與質(zhì)量無關(guān)，A錯誤；改變A球速度后仍然會和B球同時落地，證明平拋運(yùn)動的豎直分運(yùn)動不受水平分運(yùn)動的影響，驗(yàn)證了分運(yùn)動的獨(dú)立性，B、C正確；本實(shí)驗(yàn)只能研究豎直方向上的分運(yùn)動，D錯誤。 4．(注意事項(xiàng))如圖，在探究平拋運(yùn)動的水平分運(yùn)動的規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，下列哪些因素對探究規(guī)律沒有影響(　　) A．弧形軌道末端不水平 B．弧形軌道不光滑 C．實(shí)驗(yàn)小球?yàn)檩p質(zhì)小球 D．

5、水平軌道不光滑 答案　B 解析　弧形軌道末端不水平，小球拋出后不做平拋運(yùn)動，對實(shí)驗(yàn)有影響，故A錯誤；只要每次釋放小球的位置相同，軌道末端水平，弧形軌道是否光滑對實(shí)驗(yàn)沒有影響，故B正確；實(shí)驗(yàn)小球?yàn)檩p質(zhì)小球，空氣阻力對小球影響較大，故C錯誤；水平軌道不光滑，沿水平軌道運(yùn)動的小球做減速直線運(yùn)動，對實(shí)驗(yàn)有影響，故D錯誤。 5．(實(shí)驗(yàn)原理)(多選)在探究平拋運(yùn)動的規(guī)律時，可以選用如圖所示的各種裝置圖，則以下操作合理的是(　　) A．選用裝置圖甲研究平拋物體的豎直分運(yùn)動時，應(yīng)該用眼睛看A、B兩球是否同時落地 B．選用裝置圖乙并要獲得穩(wěn)定的細(xì)水柱顯示出平拋運(yùn)動的軌跡，豎直管上端A一定要低于水面

6、 C．選用裝置圖丙并要獲得鋼球做平拋運(yùn)動的軌跡，每次不一定從斜槽上同一位置由靜止釋放鋼球 D．除上述裝置外，還可以用數(shù)碼照相機(jī)拍攝鋼球做平拋運(yùn)動時每秒15幀的錄像以獲得平拋運(yùn)動的 答案　BD 解析　小球下落的速度很快，運(yùn)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，A不合理；豎直管的上端A應(yīng)低于水面，這是因?yàn)樨Q直管與空氣相通，A處的壓強(qiáng)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，B正確；只有每次從同一高度釋放鋼球，鋼球做平拋運(yùn)動的初速度才相同，C錯誤；獲得每秒15幀的錄像就等同于做平拋運(yùn)動實(shí)驗(yàn)時描方格圖的方法，同樣可以探究平拋運(yùn)動的規(guī)律，D正確。

7、 6.(數(shù)據(jù)處理)如圖所示為頻閃攝影方法拍攝的研究物體做平拋運(yùn)動規(guī)律的照片，圖中A、B、C為三個同時由同一點(diǎn)出發(fā)的小球。AA′為A球在光滑水平面上以速度v做勻速直線運(yùn)動的軌跡；BB′為B球以速度v被水平拋出后的運(yùn)動軌跡；CC′為C球做自由落體運(yùn)動的軌跡。通過分析上述三條軌跡可知，平拋運(yùn)動可分解為水平方向上的________和豎直方向上的________。 答案　勻速直線運(yùn)動　自由落體運(yùn)動 解析　由題知，A球沿水平方向做勻速直線運(yùn)動，B球做平拋運(yùn)動，C球做自由落體運(yùn)動，相同時間內(nèi)，A、B兩球水平位移相等，B、C兩球豎直位移相等，所以說明平拋運(yùn)動的物體水平方向做勻速直線運(yùn)動，豎直方向做自由

8、落體運(yùn)動。 7．(綜合)在“研究平拋運(yùn)動”實(shí)驗(yàn)中， (1)圖1是用橫擋條卡住平拋小球，用鉛筆標(biāo)注小球最高點(diǎn)，確定平拋運(yùn)動軌跡的方法，坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)選小球在斜槽末端點(diǎn)時的________在坐標(biāo)紙上的投影點(diǎn)。 A．球心 B．球的上端 C．球的下端 在此實(shí)驗(yàn)中，下列說法正確的是________。 A．斜槽軌道必須光滑 B．記錄的點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些 C．用光滑曲線把所有的點(diǎn)連接起來 D．y軸的方向根據(jù)重錘線確定 (2)圖2是利用圖1裝置拍攝小球做平拋運(yùn)動的頻閃照片，由照片可判斷實(shí)驗(yàn)操作錯誤的是________。 A．釋放小球時初速度不為0 B．釋放小球的初始位置不同 C．斜

9、槽末端切線不水平 答案　(1)B　BD　(2)C 解析　(1)由題干中確定小球平拋運(yùn)動軌跡的方法及實(shí)驗(yàn)原理知，坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)選球在斜槽末端點(diǎn)時小球的上端在坐標(biāo)紙上的投影點(diǎn)，所以選B。 實(shí)驗(yàn)過程中，斜槽軌道不一定光滑，只要能夠保證小球從同一位置靜止釋放，即使軌道粗糙，離開斜槽末端的速度也是一樣的，所以A錯誤；記錄點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些，能夠保證描點(diǎn)所得的軌跡更平滑、準(zhǔn)確，B正確；描點(diǎn)時與平滑曲線偏差過大的點(diǎn)需舍去，C錯誤；y軸必須是豎直方向，即用重錘線確定，D正確。 (2)由題圖2可知斜槽末端切線不水平，才會造成小球做斜拋運(yùn)動，C符合題意。 8.(綜合)在做“研究平拋運(yùn)動”的實(shí)驗(yàn)時，通過描點(diǎn)法畫出

10、小球平拋運(yùn)動的軌跡，并求出平拋運(yùn)動的初速度，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。 (1)實(shí)驗(yàn)時將固定有斜槽的木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，實(shí)驗(yàn)前要檢查木板是否水平，請簡述你的檢查方法：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (2)關(guān)于這個實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是________。 A．小球釋放的初始位置越高越好 B．每次小球要從同一高度由靜止釋放 C．實(shí)驗(yàn)前要用

11、重錘線檢查坐標(biāo)紙上的豎線是否豎直 D．小球的平拋運(yùn)動要靠近木板但不接觸 (3)在做“研究平拋運(yùn)動”的實(shí)驗(yàn)時，坐標(biāo)紙應(yīng)當(dāng)固定在豎直的木板上，圖中坐標(biāo)紙的固定情況與斜槽末端的關(guān)系正確的是________。 (4)某同學(xué)在描繪平拋運(yùn)動軌跡時，得到的部分軌跡曲線如圖乙所示。在曲線上取A、B、C三個點(diǎn)，測量得到A、B、C三點(diǎn)間豎直距離h1＝10.20 cm，h2＝20.20 cm，A、B、C三點(diǎn)間水平距離x1＝x2＝x＝12.40 cm，g取10 m/s2，則小球平拋運(yùn)動的初速度v0的計算式為________(用字母h1、h2、x、g表示)，代入數(shù)據(jù)得其大小為________ m/s。

12、答案　(1)將小球放在水平木板的任意位置，小球靜止不動，則木板水平(或用水平儀檢查木板是否水平等) (2)BCD　(3)C　(4)x 　1.24 解析　(1)使小球做平拋運(yùn)動，關(guān)鍵是使斜槽末端切線水平，判斷是否水平可以將小球放在斜槽的末端(或木板上)看小球能否靜止，或用水平儀檢查木板是否水平等方法。 (2)小球釋放的初始位置并非越高越好，若是太高，導(dǎo)致水平拋出的速度太大，實(shí)驗(yàn)難以操作，故A錯誤；因?yàn)橐嬐贿\(yùn)動的軌跡，每次釋放小球的位置必須相同，且由靜止釋放，以保證獲得相同的初速度，故B正確；小球豎直方向做自由落體運(yùn)動，水平方向做勻速運(yùn)動，為了正確描繪其軌跡，必須確保坐標(biāo)紙上的豎線是豎直

13、的，故C正確；實(shí)驗(yàn)要求小球滾下時不能碰到豎直木板平面，避免因摩擦而使運(yùn)動軌跡改變，最后軌跡應(yīng)連成平滑的曲線，故D正確。 (3)斜槽末端是水平的，小球做平拋運(yùn)動，要分解為水平和豎直方向的分運(yùn)動，故方格紙應(yīng)該水平豎直，坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)該與小球在斜槽末端靜止時在豎直木板上的投影重合，故C正確。 (4)小球在豎直方向做自由落體運(yùn)動，連續(xù)相等時間內(nèi)的位移差為常數(shù)，有Δh＝ gt2，所以t＝，小球平拋運(yùn)動的初速度大小為v0＝＝x，代入數(shù)據(jù)，解得v0＝1.24 m/s。 9．(實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新)某同學(xué)設(shè)計了一個研究平拋運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖甲所示，A是一塊平面木板，在其上等間隔地開鑿出一組平行的插槽(圖中P

14、0P0′、P1P1′、…)，槽間距離均為d。把覆蓋復(fù)寫紙的白紙鋪貼在硬板B上。實(shí)驗(yàn)時依次將B板插入A板的各插槽中，每次讓小球從斜軌的同一位置由靜止釋放。每打完一點(diǎn)后，把B板插入后一槽中同時向紙面內(nèi)側(cè)平移距離d。實(shí)驗(yàn)得到小球在白紙上打下的若干痕跡點(diǎn)，用平滑曲線連接各痕跡點(diǎn)就可得到平拋運(yùn)動的軌跡。 (1)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)對實(shí)驗(yàn)裝置反復(fù)調(diào)節(jié)，直到斜軌________、A板________、插槽P0P0′垂直于斜軌并在斜軌末端正下方。每次讓小球從同一位置由靜止釋放，是為了使小球每次做平拋運(yùn)動的________。 (2)每次將B板向紙面內(nèi)側(cè)平移距離d，是為了使記錄紙上每兩點(diǎn)之間的水平距離等于小球在___

15、_____________________。 (3)如圖乙所示，該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中記錄小球做平拋運(yùn)動的起點(diǎn)位置O，Q1為小球運(yùn)動一段時間后的位置，根據(jù)圖中所示平拋運(yùn)動的部分軌跡，求出小球做平拋運(yùn)動的初速度為________ m/s。 答案　(1)末端水平　水平　初速度都相同 (2)水平方向?qū)嶋H運(yùn)動的距離　(3)2.0 解析　(1)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)對實(shí)驗(yàn)裝置反復(fù)調(diào)節(jié)，直到斜槽末端水平，保證小球拋出時初速度水平，做平拋運(yùn)動，每次讓小球從同一位置由靜止釋放，是為了保持小球水平拋出的初速度相同。 (2)平拋運(yùn)動在水平方向上的分運(yùn)動為勻速直線運(yùn)動，每次將B板向紙面內(nèi)側(cè)平移距離d，是為了使小球在相鄰痕跡點(diǎn)的水平距離等于小球在水平方向?qū)嶋H運(yùn)動的距離。 (3)由Δy＝gT2，解得T＝＝＝ s＝0.1 s，小球做平拋運(yùn)動的初速度為v0＝＝ m/s＝2.0 m/s。 - 8 -