第14练 实验：抛体运动-2022年【寒假分层作业】高一物理（人教版2019必修第二册）

第14练 实验：探究平抛运动的特点 1．某同学在“探究小球平抛运动”实验中，建立竖直面内直角坐标系 ， 轴沿水平方向， 轴竖直向下，实验记录小球平抛时的部分轨迹如题11图所示。 、 、 为轨迹上的三点， 、 与 、 水平间距均为 ， 、 、 三点的竖直坐标分别为 、 、 ，已知当地重力加速度为 ，不计空气阻力。 （1） 、 两点的时间间隔 ______； （2）小球平抛时的水平初速度大小 ______。（用题给物理量符号表示） 【答案】（1） （2） 【解析】（1）设 、 间时间隔为 ，小球沿竖直方向做自由落体运动，由 得 。 （2）小球沿水平方向做匀速直线运动，则 ， 。 2.（1）下图是实验室内研究平抛运动的装置.以下实验过程的一些做法，其中合理的有________. A.安装斜槽轨道，使其末端保持水平 B.每次小球释放的初始位置可以任意选择 C.每次小球应从同一位置由静止释放 D.为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接 （2）该实验中，让小球多次从斜槽上滚下，在白纸上依次记下小球的位置，同学甲和同学乙得到的记录纸分别如图5甲、乙所示，从图中明显看出甲的实验错误是_______________，乙的实验错误是______________________________. 【答案】（1）C （2）斜槽末端不水平; 每次由静止释放小球的位置不同 【解析】（1）斜槽末端水平，才能保证小球离开斜槽末端时速度方向为水平方向，故A正确； 为保证小球多次运动是同一条轨迹，每次小球都应在同一位置由静止释放，B错误，C正确； 小球的运动轨迹是平滑曲线，故连线时不能用折线，故D错误. （2）用平滑曲线描绘出小球的运动轨迹，题图甲中小球的初速度明显不沿水平方向，故可推知斜槽末端不水平.题图乙中描绘的点零乱，难以形成一条平滑曲线，可推知初速度不是每次都相同，即每次由静止释放小球的位置不同. 3.图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图。（g取 ） （1）实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线_______，为了使每次平抛的初速度相同，需要进行的操作是：每次让小球___________。 （2）某同学通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图乙所示，每个格的边长 ，则该小球做平抛运动的初速度为_________m/s，抛出点坐标为__________。 （3）另一同学重新进行实验，以抛出点为坐标原点，水平向右为x轴正方向，竖直向下为y轴正方向，在轨迹上选取间距较大的几个点，确定其坐标，并在直角坐标系内绘出了 图像，如图丙所示，则此小球平抛的初速度 ________m/s。 【答案】（1）水平 从同一位置由静止释放 （2）1.5 （3）0.5 【解析】（1）平抛运动的初速度一定要水平，因此为了获得水平的初速度安装斜槽轨道时要注意槽口末端要水平，为了保证小球每次平抛的轨迹都是相同的，要求小球平抛的初速度相同，因此在操作中要求每次小球能从同一位置静止释放。 （2）由图可知，物体由A→B和由B→C所用的时间相等，且有 ，由图可知 ，代入解得， ， ，将 代入解得 ，竖直方向做自由落体运动，根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度有 ，故从抛出到B点所用时间 ，从抛出到B点的水平位移为 ，从抛出到B点的竖直位移为 ，所以 ， ，平抛运动的初位置坐标为 。 （3）根据 ， 得，平抛运动的轨迹方程为 ，则 图像的斜率为 ，解得 。 4.下图为研究平抛运动的实验装置，在实验过程中A球在斜槽末端水平抛出时撞开轻质接触式开关(未画出)，被电磁铁吸住的B球同时在等高位置自由下落，借助频闪相机记录两个小球下落过程中的位置. 请回答下列问题： (1)频闪相机记录A、B两球在下落过程中不同时刻的位置，关于该实验的原理或现象，下列说法正确的是 ______. A.该实验用比较的方法来探究A球在竖直方向上的分运动规律 B.该实验用测量的方法来探究A球在竖直方向上的分运动规律 C.从实验现象中可以得出A球在竖直方向上的分运动是自由落体运动 D.从实验现象中可以得出A球在竖直方向上的分运动是匀速直线运动 (2)根据两小球各自的运动特点，判断两小球在到达水平槽之前是否发生了碰撞？______ (填“是”或“否”). 【答案】（1）AC （2）是 【解析】（1）A球做平抛运动，B球做自由落体运动； 将球A的运动沿水平方向和竖直方向正交分解，在下落过程中发现A、B两个小球下落的高度总是相等，即A球的竖直分运动与B球完全相同，说明平抛运动的竖直分运动是自由落体运动.故选A、C. （2）B球做自由落体运动，根据相机记录的图像可知，B球在到达B3位置时偏离了原来的竖直方向，说B球做自由落体运动，根据相机记录的图像可知，B球在