第五章 专题强化 实验：探究平抛运动的特点-（配套课件）2023-2024学年高一新教材物理必修第二册 【步步高】学习笔记（人教版）苏京

DIWUZHANG 第五章 专题强化　实验：探究平抛运动的特点 1.(2023·南通市高一期末)用如图甲所示的装置“探究平抛运动的特点”，M为斜槽，N为水平放置的可上下调节的倾斜挡板。 (1)除了硬背板(含固定支架)、小球、斜槽M、铅垂线、倾斜的挡板N、铅笔、图钉、白纸、复写纸之外，下列器材中还需要的是 。 A.秒表 B.刻度尺 C.天平 D.弹簧测力计 B 本实验需要刻度尺测量长度，不需要秒表，时间由位移计算，不需要天平和弹簧测力计测量质量和重力，故选B。 (2)本实验需要选择合适的点作为坐标原点O，建立直角坐标系，下列选项中，原点选择正确的是 。 C 小球从斜槽末端位置开始做平抛运动，所以平抛运动的初位置为小球在斜槽末端球心的投影点。故选C。 (3)实验中得到的轨迹如图乙，其中O点为平抛运动的起点，重力加速度 g取9.8 m/s2，根据图中给出的数据可得小球做平抛运动的初速度v0＝ m/s。 1.6 2.(2021·全国乙卷)某同学利用图(a)所示装置研究平抛运动的规律。实验时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球进行拍摄，频闪仪每隔0.05 s发出一次闪光，某次拍摄后得到的照片如图(b)所示(图中未包括小球刚离开轨道的影像)。图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行，其上每个方格的边长为5 cm。该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图(b)中标出。 完成下列填空：(结果均保留2位有效数字) (1)小球运动到图(b)中位置A时，其速度的水平分量大小为 m/s，竖直分量大小为 m/s； 1.0 2.0 竖直方向做自由落体运动， 根据匀变速直线运动中，中 间时刻的瞬时速度等于该段 位移的平均速度，因此小球 在A点速度的竖直分量大小为 (2)根据图(b)中数据可得，当地重力加速度的大小为_____ m/s2。 9.7 由竖直方向为自由落体运动，可得 代入数据可得g＝9.7 m/s2。 3.某物理兴趣小组在做探究平抛运动的特点实验时，使小球做平抛运动，用频闪照相机对准方格背景照相，拍摄到了如图所示的照片，已知每个小方格边长为9.8 cm，当地的重力加速度为g＝9.8 m/s2。 (1)若以拍摄的第“1”点为坐标原点，水平向右和竖直向下为平面直角坐标系坐标轴的正方向，则没有被拍摄到的小球(在图中没有方格的区域内)位置“4”坐标为________[用图中格数表示坐标，比如图中标记为“2”的小球坐标为(2,1)]； (6,6) 小球在水平方向做匀速直线运动，所以相邻两点间的水平距离等于2个小方格的边长，小球在竖直方向做自由落体运动，根据运动学规律可知相邻两次曝光时间内小球的竖直距离之差恒定，为1个小方格的边长，由此可推知小球位置“4”坐标为(6,6)。 (2)该照相机的频闪频率为________ Hz； 10 设该照相机频闪时间间隔为T，则根据前面分析可得Δy＝L＝gT2，解得T＝0.1 s (3)小球做平抛运动的初速度大小为________ m/s。 1.96 4.(2023·杭州四中高一期末)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。改变小锤击打的力度，即改变A球被弹 出时的速度，两球仍然同时落地，这说明_________________ ____________________________。 做平抛运动的物体 在竖直方向上做自由落体运动 用小锤击打弹性金属片，金属片把A球沿水平方向弹出，即做平抛运动，同时B球被松开自由下落，做自由落体运动，观察到两球同时落地，该现象说明两球在竖直方向具有相同的运动规律，即做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动。 (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的末端可看成 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_______ _____________________________________。 P球击中Q球 运动的物体在水平方向上做匀速直线运动 做平抛 现将小球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：P球击中Q 球。仅仅改变弧形轨道M的高度，重复上述实验，仍 观察到相同现象，这说明两球在水平方向具有相同的运动规律，则做平抛运动的物体在水平方向做匀速直线运动。 (3)丙同学做实验时，忘记了标记平抛运动的抛出点O，只记录了A、B、C三点，于是就取A点为坐标原点，建立了如图丙所示的坐标系。平抛轨迹上的B、C点坐标值在图中已标出。根据图中数据计算，小球平抛的初速度大小为_____ m/s，小球抛出点的坐标为(______ cm，______ cm)。(g＝10 m/s2，计算结果均保留两位有效数字) 1.5 －30 －20 由题图丙可知xAB＝xBC＝0.3 m，小球从A到B所用时间T与从B到C所用的时间T相等，设小球在A点的竖直分速度为vAy，从A到B过程，竖直方向有yAB＝vAyT＋ gT2＝0.6 m 解得vAy＝2 m/s T＝0.2 s 小球做平抛运动，则有xAB＝v0T 解得v0＝1.5 m/s 解得x＝0.3 m，y＝0.2 m 所以抛出点坐标为(－30 cm，－20 cm)。 从抛出点到A点有vAy＝gt x＝v0t 5.在做“研究平抛运动”的实验中，为了确定小球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。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；将木板向远离槽口的方向平移距离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；又将木板再向远离槽口的方 向平移距离x，小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止 释放，再得到痕迹C，重力加速度为g。请回答以 下问题： (1)每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放的原因是__________ ___________________________，同时需要保证斜槽轨道的末端______。 为了使小球 每次平抛时都有相同的初速度 水平 为了使小球每次平抛时都有相同的初速度，应该每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放。为了使小球做平抛运动，则需要保证斜槽轨道的末端水平。 (2)根据图上直接测量的物理量，求得小球从A点到B点的时间为t＝ __________，初速度的表达式为v0＝___________。 由题意可知，小球从A点到B点的时间等于小球从B点到C点的时间，竖直方向做自由落体运动，由Δy＝y2－y1＝gt2 水平方向做匀速直线运动，由x＝v0t (3)当小球撞在木板上得到痕迹B时，木板距斜槽末端的水平距离d＝ __________。 当小球撞在木板上得到痕迹B时，木板距斜槽末端 的水平距离为d＝v0tB 6.(2023·南京师大附中高一校考期末)采用如图甲所示的装置可以研究平抛运动。图乙是确定小球位置的硬纸片的示意图，带有一大一小两个孔，大孔宽度与做平抛的小球的直径d相当，可沿虚线折成图甲中的样式，放在如图甲中的多个合适位置，可用来确定小球经过的运动轨迹。已知重力加速度为g。 (1)已备有器材：有孔的硬纸片、坐标纸、图钉、长方形平木板、铅笔、三角板、刻度尺、弧形斜槽、小球、铁架台(含铁夹)，还需要的一种实验器材是________。 A.秒表 B.天平 C.铅垂线 D.弹簧测力计 C 除已备有的器材外，实验中还需要的一种实验器材是铅垂线，故选C。 (2)关于本实验的一些说法，正确的是________。 A.斜槽必须是光滑的，且每次释放小球 　的初位置相同 B.应该将斜槽轨道的末端调成水平 C.以斜槽末端紧贴着槽口处作为小球做 　平抛运动的起点和所建坐标的原点O D.为使所描曲线与小球运动轨迹吻合，应将所有通过硬纸片确定的点都 　用直线依次连接 B 斜槽轨道不一定必须是光滑的，只要小球 到达斜槽末端时速度相等即可，A错误； 应该将斜槽轨道的末端调成水平，以保 证小球能做平抛运动，B正确； 以斜槽末端以上小球球心的投影点处作 为小球做平抛运动的起点和所建坐标的原点O，C错误； 应将所有通过硬纸片确定的点用平滑曲线连接，而不是用直线连接，D错误。 (3)已知理想的平抛运动在水平方向和竖直方向的位移分别为x和y，则其 初速度大小v0＝________。在实际的平抛运动实验的研究中，也利用上述关系式计算初速度，那么计算的初速度误差与x、y的大小选取_____。(选填“有关”或“无关”) 有关 为了减小测量误差，x、y取值应大一 些，可知计算初速度的误差与x、y的 大小选取有关。 (4)某同学得到部分运动轨迹如图丙所示。图中水平方向与竖直方向每小格的长度均为l，P1、P2和P3是轨迹图线上的三个点，P1和P2、P2和P3之 间的水平距离相等。那么，小球从P1运动到P2所用的时间为_______，小球抛出后的水平速度为______。 在竖直方向上，根据Δy＝4l＝gT2，得 BENKEJIESHU 本课结束 更多精彩内容请登录：www.xinjiaoyu.com 根据y＝gt2得小球平抛运动的时间为t＝＝ s＝0.2 s，则小球平抛运动的初速度为v0＝＝ m/s＝1.6 m/s。 小球做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，因此速度的水平分量大小为v0＝＝ m/s＝1.0 m/s  vy＝ cm/s≈2.0 m/s。  g＝ 所以该照相机的频闪频率f＝＝10 Hz 小球做平抛运动的初速度大小为v0＝＝1.96 m/s。 从A到C过程，竖直方向有yAC＝vAy·2T＋g(2T)2＝1.60 m  y＝gt2  x 可得小球从A点到B点的时间为t＝ 可得初速度的表达式为v0＝x   由题意可得，小球在B点时，竖直方向的分速度为vBy＝＝gtB 可得小球开始做平抛运动到B点的时间为tB＝ 联立可得d＝x··＝。 x 根据y＝gt2，得t＝ 则初速度v0＝＝x 2 3 T＝＝2 水平速度vx＝＝3。 $$