第1章 第三节 平抛运动 第1课时(同步练习)-【学而思·PPT课件分层练习】2024-2025学年高一物理必修第二册（粤教版2019）

第一章　抛体运动 第三节　平抛运动 第1课时　实验:探究平抛运动 基础过关练 　　　　　 　　　　 　　　　 题组一　实验原理与设计 1.在“研究小球平抛运动”的实验中,某同学安装了如图甲和乙所示的演示实验装置。 其中图乙的实验:将两个斜滑道固定在同一竖直面内,末端水平,滑道2与光滑水平板衔接。 (1)安装实验装置的过程中,斜滑道末端的切线必须水平,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 (2)把两个质量相等的小钢球,从相同斜滑道的同一高度由静止同时释放,观察到两球在水平面相遇,这说明　。  (3)该同学采用频闪照相机拍摄到小球做平抛运动的照片如图丙所示,图中背景方格的边长为L=5 cm,A、B、C是小球的三个位置,取g=10 m/s2,照相机拍摄时每隔　　　　 s曝光一次;小球做平抛运动的初速度v0=　　　　 m/s,小球运动到B点的速度vB=　　　　 m/s。  2.(2022广东东莞期末)频闪照相是研究变速运动常用的实验手段。在暗室中,照相机的快门处于常开状态,频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光,照亮运动的物体,于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置。某物理小组利用图甲所示装置探究平抛运动规律。他们分别在该装置正上方A处和右侧正前方B处安装了频闪仪器并进行了拍摄,得到的频闪照片如图乙,O为抛出点,P为运动轨迹上某点。则根据平抛运动规律分析下列问题(重力加速度g取10 m/s2): (1)乙图中,照相机A所拍摄的频闪照片为　　　[选填“(a)”或“(b)”]。  (2)测得图乙(a)中O、P间距离为45 cm,(b)中O、P间距离为30 cm,则平抛小球的初速度大小应为　　　　 m/s,小球在P点的速度大小应为　　　　 m/s。  题组二　数据处理与分析 3.在“探究平抛运动规律”的实验中,让小球多次沿同一轨道运动,通过描点法画小球做平抛运动的轨迹。 (1)为了能较准确地描绘小球的运动轨迹: ①通过调节使斜槽的末端保持　　　,　　　(选填“需要”或“不需要”)保持斜槽轨道光滑;  ②每次释放小球的位置必须　　　(选填“相同”或“不同”);  ③每次必须由　　　释放小球(选填“运动”或“静止”);  ④挡板的高度　　　(选填“需要”或“不需要”)等间距变化;  ⑤将小球的位置记录在白纸上后,取下白纸,将点连成　　　(选填“折线或直线”或“平滑曲线”)。  (2)实验中,除了木板、小球、斜槽、铅笔、刻度尺、图钉之外,还需要下列器材中的　　　(填选项前的字母)。  A.重垂线 B.停表 C.白纸和复写纸 D.弹簧测力计 E.天平 (3)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,图中y-x2图像能说明平抛小球的运动轨迹为抛物线的是　　　。  (4)某同学在“研究平抛运动”的实验中,忘记记下小球抛出点的位置O,如图所示,A为小球运动一段时间后的位置。根据图像,可知小球的初速度大小为　　　m/s,小球运动到C时的速度大小为　　　m/s(重力加速度g取10 m/s2,结果可用根号表示)。  4.物理课上同学们通过实验研究平抛运动。重力加速度g取10 m/s2。 (1)甲同学采用图1所示的实验装置,用描点法得到平抛运动轨迹,如图2所示。O为平抛运动的初始位置,A为轨迹中的一点,A点位置坐标为(40.00 cm,20.00 cm),由此可知,小球平抛运动的初速度v0=　　　 m/s;将A点坐标代入y=ax2,可以得到代表这个轨迹的一个可能关系式为y=　　　　。  (2)乙同学采用如图3所示的实验装置研究平抛运动。小钢球从斜槽上滚下做平抛运动,撞击竖直挡板,利用复写纸记录撞击点的位置P1;将竖直挡板沿水平轨道依次向右移动相同的距离x,小球从斜槽上同一位置滚下撞击挡板的位置依次为P2、P3。测得P1、P2在竖直方向的距离为y1,P1、P3在竖直方向的距离为y2。则小球平抛运动的初速度为v0=　　　　(用已知量表示)。  能力提升练 　　　　　 　　　　 　　　　 题组　平抛运动实验的拓展与创新 1.利用单摆验证小球平抛运动规律,设计方案如图(a)所示,在悬点O正下方有水平放置的炽热的电热丝P,当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断;MN为水平木板,已知悬线长为L,悬点到木板的距离OO'=h(h>L)。 (1)电热丝P必须放在悬点正下方的理由是:　　　　　　　　　。  (2)将小球向左拉起后自由释放,最后小球落到木板上的C点,O'C=s,则小球做平抛运动的初速度为v0=　　　　。(用s、g、h、L表示)  (3)在其他条件不变的情况下,若改变释放小球时悬线与竖直方向的夹角θ,小球落点与O'点的水平距离s将随之改变,经多次实验,以s2为纵坐标,得到如图(b)所示图像。则当θ=60°时,s为　　　　 m。  (4)在研究平抛运动的实验中,用一张印有小方格的纸记录运动轨迹,小方格的边长L,若小球在平抛运动中的几个位置如图中的a、b、c、d所示,则小球的初速度的计算公式为v0=　　　　。(用L、g表示)  2.如图甲所示,有人对“利用频闪照相研究平抛运动规律”的实验装置进行了改进,在装置两侧都装上完全相同的斜槽A、B,但位置有一定高度差,白色与黑色的两个相同的小球都由斜槽某位置静止开始释放。实验后对照片做一定处理并建立直角坐标系,得到如图乙所示的部分小球位置示意图,重力加速度g=10 m/s2。 (1)根据部分小球位置示意图,关于实验装置和操作步骤,下列说法正确的是　　　　。  A.两斜槽末端切线水平 B.两斜槽必须光滑 C.两小球必须同时释放 D.两小球是从两斜槽相同位置静止释放的 (2)根据部分小球位置示意图,可知闪光频率为　　　 Hz,白球抛出点坐标为　　　,黑球抛出点坐标为　　　　。  (3)若两球在实验中于图中C位置发生碰撞,则可知两小球释放的时间差约为　　　　s。  答案与分层梯度式解析 第一章　抛体运动 第三节　平抛运动 第1课时　实验:探究平抛运动 基础过关练 1.答案　(1)B　(2)做平抛运动的小球在水平方向做匀速直线运动　(3)0.1　1.5　2.5 解析　(1)研究平抛运动的实验中要保证小球能够水平飞出,即初速度方向水平,小球做平抛运动,故斜滑道末端的切线要调节水平,选项B正确。 (2)观察到两球在水平面相遇,可知球1在水平方向上的运动与球2在水平方向上的运动相同,这说明做平抛运动的小球在水平方向上做匀速直线运动。 (3)在竖直方向上,有Δh=5L-3L=gT2,解得T== s=0.1 s;在水平方向上有3L=v0T,则v0== m/s=1.5 m/s;小球运动到B点竖直方向的速度为vy== m/s=2.0 m/s,则小球运动到B点的速度为v== m/s=2.5 m/s。 2.答案　(1)(b)　(2)1　 解析　(1)小球做平抛运动时,水平方向是匀速直线运动,竖直方向是自由落体运动,故照相机A所拍摄的频闪照片为(b),照相机B所拍摄的频闪照片为(a)。 (2)根据平抛运动规律可知,在竖直方向上y=gt2,得t== s=0.3 s 在水平方向上v0== m/s=1 m/s 小球在P点时竖直方向的分速度时 vy=gt=10×0.30 m/s=3 m/s 则vP== m/s。 3.答案　(1)水平　不需要　相同　静止　不需要　平滑曲线　(2)AC　(3)C　(4)1　 解析　(1)要保证小球做平抛运动,初速度一定要沿水平方向,所以斜槽末端要保持水平;为了使小球到达斜槽末端时速度相同,小球每次要从同一位置由静止释放,但斜槽不需要光滑;挡板的作用是使小球在白纸上留下痕迹,对痕迹的竖直间距没有要求,不需要等间距变化;作图时一定要用平滑曲线,不能使用折线。 (2)复写纸是用于小球撞击挡板时自动在白纸上留下痕迹;在白纸上需要确定抛出点及坐标轴x、y,y轴要用重垂线来确定,所以选A、C。 (3)小球在竖直方向上做自由落体运动,y=gt2,在水平方向做匀速直线运动,x=v0t,两式联立得y=,由于初速度v0一定,则为常数,因此y与x2成正比关系,故C正确。 (4)水平方向A、C之间及C、E之间间距相等,所以A、C之间及C、E之间时间间隔相等,小球在竖直方向做自由落体运动,根据匀变速直线运动的推论Δx=aT2得(40-15-15)×10-2 m=gT2,解得T=0.1 s,所以初速度为v0== m/s=1 m/s;小球在C点的竖直分速度等于A、E间竖直方向的平均速度,为v= m/s=2 m/s,所以小球运动到C点时的速度大小为vC== m/s。 4.答案　(1)2.00　1.25x2　(2)x 解析　(1)根据y=gt2得t== s=0.2 s,则初速度v0== m/s=2.00 m/s。将A点坐标代入y=ax2,可得关系式为y=1.25x2。 (2)由匀变速直线运动规律的推论Δy=gt2得t=,由x=v0t得v0=x。 能力提升练 1.答案　(1)保证小球初速度水平(或保证小球做平抛运动)　(2)s　(3)1.0　(4)2 解析　(1)电热丝P必须放在悬点正下方的理由是保证小球初速度水平(或保证小球做平抛运动)。 (2)由题可知s=v0t,h-L=gt2 联立解得v0=s (3)由图像可知,当θ=60°时,cos 60°=0.5,此时s=1.0 m。 (4)竖直方向Δy=L=gT2 水平方向2L=v0T 解得v0=2 2.答案　(1)AD　(2)10　(0,0)　(1.10 m,0.35 m) (3)0.1 解析　(1)两斜槽末端切线水平,以保证小球做平抛运动,A正确;两斜槽不一定要光滑,选项B错误;两小球不一定要同时释放,选项C错误;两小球在相同时间内的水平位移都是0.15 m,则做平抛运动的初速度是相同的,所以两球是从两斜槽相同位置静止释放的,D正确。故选A、D。 (2)根据白色小球位置,T== s=0.1 s 闪光频率为f==10 Hz 白球因竖直方向相邻相等时间的位移之比为1∶3∶5…,可知O点是白球的抛出点,即白球抛出点坐标为(0,0),黑球三个位置竖直方向位移之比为3∶5,可知抛出点与最上面黑点位置的竖直距离为0.05 m,水平距离为0.15 m,则黑球抛出点坐标为(1.10 m,0.35 m)。 (3)若两球在实验中于图中C位置发生碰撞,则白球下落的时间为4T,黑球下落的时间为3T,可知两小球释放的时间差为Δt=T=0.1 s。 学科网（北京）股份有限公司 $$