(练习)4　课时分层训练(三)　实验：探究平抛运动的特点-【提分教练】2022-2023学年新教材高中物理必修第二册(人教版)

课时分层训练(三)　实验：探究平抛运动的特点 一、实验思路与操作 1．在“探究平抛运动的特点”的实验中，安装斜槽时必须使其末端的切线水平，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，初速度方向水平 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 B　解析：只有斜槽末端的切线水平，小球的初速度方向水平，小球才能做平抛运动，A、C错误，B正确；即使小球的初速度方向不水平，其轨迹也是一条抛物线，D错误。 2．(多选)在“探究平抛运动的特点”实验中，可以选用如图所示的各种装置图，则以下操作合理的是(　　) A．选用装置图甲研究平抛运动的竖直分运动时，应该用眼睛看A、B两球是否同时落地 B．选用装置图乙并要获得稳定的细水柱显示出平抛运动的轨迹，竖直管上端A一定要低于水面 C．选用装置图丙并要获得钢球做平抛运动的轨迹，每次不一定从斜槽上同一位置由静止释放钢球 D．除上述装置外，还可以用数码照相机拍摄钢球做平抛运动时每秒15帧的录像以获得平抛运动的轨迹 BD　解析：小球下落的速度很快，运动时间很短，用眼睛很难准确判断出小球落地的先后顺序，应听声音，选项A不合理；竖直管的上端A应低于水面，这是因为竖直管与空气相通，A处的压强始终等于大气压强，不受瓶内水面高低的影响，因此可以得到稳定的细水柱，选项B合理；只有每次从同一高度由静止释放钢球，钢球做平抛运动的初速度才相同，选项C不合理；获得每秒15帧的录像就等同于做平抛运动实验时描小球不同时刻的位置，同样可以探究平抛运动的规律，选项D合理。 二、实验数据处理与误差分析 3．在“探究平抛运动的特点”实验中，某同学在建立直角坐标系时，有一处失误。已知他在安装实验装置和进行其余的操作时准确无误。 (1)观察右图可知，他的失误之处是____________________。 (2)他根据记录建立坐标系，运用教材实验原理测得的平抛初速度值与其真实值相比________(选填“偏大”“相等”或“偏小”)。 解析：(1)坐标系原点应取正飞离斜槽槽口的小球重心在纸面上的投影处，即在槽口正上方r(r为小球半径)处，而该同学却错误地将坐标原点取在槽口处。 (2)如图所示，正确的坐标系横轴应建立在x′处，原点应在O′处。 在轨迹上取点P，其坐标真实值为(x′，y′)，测量值为(x，y)， 其中y′>y，x′＝x 因为t测＝，t真＝ 所以t测<t真 因为v测＝，v真＝ 所以v测>v真。 答案：(1)将坐标原点取在槽口处　(2)偏大 4．如图所示，用底部带孔的玻璃试管和弹簧可以组装一个简易“多功能实验器”，利用该实验器，一方面能测量弹簧的劲度系数，另一方面可测量小球做平抛运动的初速度。(重大加速度大小为g) (1)用该装置测量弹簧的劲度系数k时需要读出几次操作时的__________________和______________________，然后由公式________求出k的平均值。 (2)使用该装置测量小球的初速度时，需要多次将弹簧的右端压到________(选填“同一”或“不同”)位置，然后分别测出小球几次飞出后的______________和__________，再由公式_______________求出初速度的平均值。 解析：(1)根据胡克定律F＝kΔx，可得k＝，弹簧的劲度系数可由弹簧的伸长量(或压缩量)和弹力计算。 (2)实验时需要多次将弹簧的右端压到同一位置，保证小球每次抛出时具有相同的初速度；小球做平抛运动时，水平方向上x＝v0t，竖直方向上h＝gt2，所以v0＝x 。 答案：(1)弹簧测力计的示数F　 弹簧的伸长量Δx　k＝　(2)同一　 水平位移x　 竖直高度h　v0＝x 5．如图所示为“探究平抛运动特点”的实验装置，通过描点画出平抛小球的运动轨迹。 (1)以下是实验过程中的一些做法，其中合理的有________。 A．安装斜槽轨道，使其末端切线保持水平 B．小球每次释放的初始位置可以任意选择 C．每次小球应从同一高度由静止释放 D．为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接 (2)实验得到平抛小球的运动轨迹，在轨迹上取一些点，以平抛起点O为坐标原点，测量它们的水平坐标x和竖直坐标y，下图中y­x2图像能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是________。 A　　　　　　　　B C　　　　　　　　D 解析：(1)为了保证小球做平抛运动，实验中必须保证斜槽末端切线水平；为了保证每次做平抛运动的初速度相同，应该让小球从同一高度由静止释放；小球的运动轨迹应为平滑的曲线。因此A、C项合理。 (2)小球做平抛运动，水平位移x＝v0t，竖直位移y＝gt2，则y＝x2，所以y　­x2图线是一条过原点的倾斜直线，C项正确。 答案：(1)AC