人教版2018高一物理必修二第五章5.3：实验,研究平抛运动课时作业(含答案)-学习文档

第五章第三节

基础夯实

1．“在探究平抛物体的运动规律”实验的装置如图所示，在实验前应()

A．将斜槽的末端切线调成水平

B．将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行

C．在白纸上记录斜槽末端槽口的位置O，作为小球做平抛运动的起点和所建坐标系的原点

D．测出平抛小球的质量

答案：AB

解析：根据平抛运动的特点及实验要求知A、B正确。

2．(1)在做“研究平抛运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要的是________。

A．游标卡尺B．秒表

C．坐标纸D．天平

E．弹簧测力计F．重垂线

(2)实验中，下列说法正确的是()

A．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下

B．斜槽轨道必须光滑

C．要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些

D．斜槽轨道末端可以不水平

答案：(1)C、F(2)A、C

解析：(1)实验中需要在坐标纸上记录小球的位置，描绘小球的运动轨迹，需要利用重垂线确定坐标轴的y轴。故C、F是需要的。

(2)使小球从斜槽上同一位置滑下，才能保证每次的轨迹相同，A正确。斜槽没必要必须光滑，只要能使小球滑出的初速度相同即可，B错误。实验中记录的点越多，轨迹越精确，C正确。斜槽末端必须水平，才能保证小球离开斜槽后做平抛运动，D错误。

3．(潍坊市2019～2019学年高一下学期期中)三个同学根据不同的实验条件，进行了探究平抛运动规律的实验：

(1)甲同学采用如图甲所示的装置。用小锤击打弹性金属片，金属片把A球沿水平方向弹出，同时B球被松开自由下落，观察到两球同时落地，改变小锤打的力度，即改变A球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明_______________________。

(2)乙同学采用如图乙所示的装置。两个相同的弧形轨道M、N分别用于发射小铁球P、Q，其中N的末端可看做与光滑的水平板相切，两轨道上端分别装有电磁铁C、D；调节电磁铁C、D的高度使AC＝BD，从而保证小铁球P、Q在轨道末端的水平初速度v0相等。现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两小球能以相同的初速度v0同时分别从轨道M、N的末端射出。实验可观察到的现象应是________。仅仅改变弧形轨道M的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明____________________________。

(3)丙同学采用频闪照相法拍摄到如图丙所示的小球做平抛运动的照片，图中每个小方格的边长为L＝1.25cm，则由图可求得拍摄时每________________s曝光一次，该小球做平抛运动的初速度大小为________________m/s。(g＝9.8m/s2)

答案：(1)平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动(2)P球击中Q球平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动(3)3.57×10－20.7

解析：甲图是通过实验来验证平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动。结论是：平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动。

乙图是通过实验来验证平抛运动的小球在水平方向上做匀速直线运动。现象为：P球击中Q球。结论是：平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动。

丙图是对平抛运动的图象进行分析处理的考查，且设置了一个陷阱：左上角不是平抛运动的起点。由竖直方向的位移之比为1∶2∶3，可判断左上角的那点并不是抛出点，所以在求

解时，不能用2L＝v0t和L＝1

2gt

2直接得出答案。

因为小球在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动。

所以Δy＝gT2，即L＝gT2，T＝L

g＝3.57×10－

2s

又因为2L＝v0T，解得v0＝2gL，代入L、g的值得v0＝0.7m/s。

4．如图甲所示是研究平抛运动的实验装置简图，图乙是实验后白纸上的轨迹图。

(1)说明图中的两条坐标轴是如何作出的。

(2)说明判断槽口的切线是否水平的方法。

(3)实验过程中需要经多次释放小球才能描绘出小球运动的轨迹，进行这一步骤时应注意什么？

解析：(1)利用拴在槽口处的重垂线画出y轴，x轴与y轴垂直，原点为小球在槽口末端时球心在白纸上的投影点。

(2)将小球放在槽口的水平部分，小球既不向里滚动，也不向外滚动，说明槽口的末端

是水平的。

(3)应注意每次小球都从轨道上同一位置由静止释放。

能力提升

1．如图所示，是利用闪光照相研究平抛运动的示意图。小球A 由斜槽滚下，从桌边缘水平抛出，当它恰好离开桌边缘时，小球B 也同时下落，闪光频率为10Hz 的闪光器拍摄的照片中B 球有四个像，像间距离已在图中标出，两球恰在位置4相碰。则A 球从离开桌面到和B 球碰撞时经过的时间为________s ，A 球离开桌面的速度为________m/s 。(g ＝10m/s 2)。

答案：0.3 1

解析：∵h ＝12gt 2，∴t ＝2h g ＝0.3s ，v 0＝x t

＝1m/s. 2．(揭阳一中2019～2019学年高一下学期期中)在做“研究平抛物体的运动”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y 1＝5.02cm ，

B 、

C 间距离y 2＝14.82cm 。请回答以下问题(g ＝9.8m/s 2)

①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v 0＝________。(用题中所给字母表示)。

②小球初速度的值为v 0＝________m/s 。

答案：①x g y 2－y 1

②1.00 解析：由于每次移动距离x ＝10.00cm ，所以小球从打A 点到打B 点与从打B 点到打C 点的时间相同，设此时间为t 。由于y 2－y 1＝gt 2，且y 1＝5.02cm ，y 2＝14.82cm ，g ＝9.8m/s 2，

所以t ＝y 2－y 1g ＝0.1s ，故小球初速度v 0＝x t ＝x g y 1－y 1＝1.00m/s 。

3．图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图。

(1)实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线________。每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛____________________________。

(2)图乙是正确实验取得的数据，其中O 为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为________m/s 。

(3)在另一次实验中将白纸换成方格纸，每小格的边长L ＝5cm ，通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图丙所示，则该小球做平抛运动的初速度为_________________m/s ；B 点的竖直分速度为_________________m/s 。

答案：(1)水平，初速度相同 (2)1.6m/s

(3)1.5m/s 2m/s

解析：(2)方法一：取点(19.6,32.0)分析可得：

0．196＝12

×9.8×t 21 0.32＝v 0t 1 解得：v 0＝1.6m/s 。

方法二：取点(44.1,48.0)分析可得：

0．441＝12

×9.8×t 22 0.48＝v 0t 2 解得：v 0＝1.6m/s 。

(3)由图可知，物体上A →B 和由B →C 所用的时间相等，且有：

Δy ＝gT 2 x ＝v 0T

解得：v 0＝1.5m/s v By ＝y AC 2T

＝2m/s 。 4．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g ＝10m/s 2，试求水流喷出的速度。

答案：(1)见解析 (2)0.447m/s

解析：(1)根据水平方向是匀速运动，可以按水平方向距离都等于2cm 选取几个点，发现这几个点恰好落在坐标纸的交点上，如(2,1)、(4,4)、(6,9)等，可见在相等的时间间隔内，竖直方向的位移之比恰好等于1 ∶3 ∶5，从而证明了平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动。

(2)观察发现，水流在水平方向的位移是0.04m 时，竖直方向的位移也是0.04m ，根据h ＝12

gt 2，得t ＝2h g ＝2×0.0410s ＝0.0894s ，则水流喷出的速度v 0＝x t ＝0.040.0894

m/s ＝0.447m/s 。