5.3 实验：探究平抛运动的特点 同步练习 -2024-2025学年高一下学期物理人教版必修第二册

5.3　实验:探究平抛运动的特点 基础过关练 考点一　实验原理与操作 1.图1为研究平抛运动的装置,用频闪照相仪记录平抛小球在不同时刻的位置(如图2),以探究平抛运动的特点。下列说法不正确的是 (　　) 　 A.实验时应先打开频闪仪,再用小锤敲击 B.两小球的质量可以不同,但都应体积较小且质量较大 C.若拍摄出的频闪照片开头有小部分破损不全,则无法求出A球的初速度 D.多次实验中,用小锤击打弹性金属片后,两球落地时只听到一碰撞声,说明两球竖直方向运动情况相同 2.在做“研究平抛运动的特点”的实验时,通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹,实验装置如图所示。 (1)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.重垂线　　　　　　　　 B.停表 C.弹簧测力计　　　　　　　　D.天平 (2)实验时将固定有斜槽的木板放在实验桌上,实验前要检查斜槽末端是否水平,请简述你的检查方法:　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)关于这个实验,以下说法不正确的是　　　。  A.每次小球都要从同一高度由静止释放 B.释放小球的初始位置越高越好 C.小球做平抛运动所在的竖直平面要靠近坐标纸但不接触 D.确定坐标原点时,选定斜槽末端处小球最下端为坐标原点 (4)在做“探究平抛运动的特点”的实验时,坐标纸应当固定在竖直的木板上,图中坐标纸的固定情况与斜槽末端的关系正确的是　　　　。  　　　　　　　　 　　　　　　　　 考点二　数据处理与分析 3.某同学利用频闪照相机和如图甲所示的器材探究平抛运动的特点。斜槽末端N与被吸在电磁铁下的小球Q在同一高度,实验时,小球P在M点由静止释放,从斜槽末端飞出时与挡片相碰(速度不变),电路立即断开,电磁铁释放小球Q,用频闪照相机拍摄两小球的运动情况如图乙所示。P、Q两小球完全相同,图乙中每个小方格的边长相等,不计空气阻力。 (1)小球P到斜槽末端时,小球P的球心应该与小球Q的球心保持在　　　　(选填“相同”或“不同”)高度。  (2)如图乙所示,该同学发现x1=x2=x3,由此判断小球P在水平方向做　　　　(选填“匀速”或“匀加速”)直线运动;小球P与小球Q的高度始终相同,可推断小球P在竖直方向上　　　　(选填“是”或“不是”)做自由落体运动。  (3)若已知y1、y3,重力加速度为g,则频闪照相机拍照的频率为　　　　(填正确答案标号)。  A.　　　　　　　　B. C.　　　　　　　　D.3 (4)若方格纸每个小方格实际边长为L=5 cm,重力加速度g取10 m/s2,则小球P做平抛运动的初速度大小为　　　　m/s(结果保留一位有效数字)。  4.某实验小组设计了探究平抛运动竖直分运动特点的实验,装置如图1所示。把白纸和复写纸叠放后固定在竖直木板上,在桌面上固定一个斜面,斜面的底边与桌子边缘及木板平行。将木板插入自制水平槽中,槽口间距相等用以改变木板到桌边的距离,让小球从斜面顶端同一位置滚下,通过碰撞复写纸,在白纸上记录小球的落点,重力加速度为g。 (1)实验室有乒乓球、小塑料球和小钢球,其中最适合用作实验中平抛物体的是　　　　。  (2)为了完成实验,以下做法错误或不必要的是　　　　。  A.实验时应保持桌面水平 B.斜面的底边必与桌边重合 C.将木板插入卡槽1且紧靠桌子边缘,小球由某位置静止释放,白纸上小球的落点记为O D.依次将木板插入槽2、3、4中,小球从同一位置由静止释放,白纸上的落点分别记为a、b、c E.选择对小球摩擦力尽可能小的斜面 F.更换白纸,多次实验 (3)在图1中,木板上悬挂有一条铅垂线,其作用是　　　　　　　　　　　　　　　　。  (4)选取落点清晰的白纸如图2所示,用刻度尺分别测出相邻两点之间的距离记为y1、y2、y3及相邻槽口间的距离记为x,若y1∶y2∶y3=　　　　,说明平抛运动在竖直方向的分运动是匀加速直线运动。若已知小球平抛时的初速度为v0,则小球竖直方向的加速度大小为　　　　　(用测量所得的物理量y1、y2及x、v0表示),若加速度与当地重力加速度相等,则说明平抛运动的竖直分运动为自由落体运动。  能力提升练 考点一　教材常规实验 1.(1)某同学利用如图甲所示的实验装置“研究小球做平抛运动的规律”。关于此实验,下列说法正确的是　 (　　) 　 A.为了较准确地描绘出小球运动的轨迹,记录的点应适当多一些 B.重垂线只是用来检验背板是否竖直 C.白纸固定在复写纸的前面 D.在描绘出的轨迹上,从抛出点开始依次取竖直方向比值为1∶3∶5的三段位移,则对应水平方向的三段位移之比接近1∶1∶1 (2)某次实验时,该同学用频闪照相机拍摄到如图乙所示的小球平抛运动的照片,照片中小方格的边长L=0.4 cm,小球在平抛运动中的几个位置如图中的a、b、c、d所示,则照相机每隔　　　　s曝光一次,小球的初速度为v0=　　　　m/s(当地重力加速度大小g=10 m/s2)。  (3)再次实验时得到的痕迹点如图丙所示,其中有一个偏差较大的点,产生的原因可能是:该次实验时　　　　。  A.小球释放的高度偏高 B.小球释放的高度偏低 C.小球没有被静止释放 D.挡板MN未水平放置 2.某小组同学利用图甲所示装置研究平抛运动,用印有小方格的纸记录小球运动的点迹,在方格纸上建立坐标系。小球在平抛运动中的几个位置a、b、c、d如图乙所示,a为坐标原点,小方格的边长为L,重力加速度为g。 (1)改变水平挡板的高度,就改变了小球在板上落点的位置,从而可描绘出小球的运动轨迹。某同学设想小球先后三次做平抛运动,将水平挡板依次放在图中1、2、3的位置,且1与2的间距等于2与3的间距。若三次实验中,小球从抛出点到落点的水平位移依次为x1、x2、x3,忽略空气阻力的影响,下面分析正确的是　　　　。  A.x2-x1>x3-x2　　　　　　　　B.x2-x1<x3-x2 C.x2-x1=x3-x2　　　　　　　　D.无法判断 (2)根据a、b、c、d的坐标,请预测紧接着的下一点e的坐标为x=　　　,y=　　　。  (3)若实验中把轨道末端记为坐标原点,建立坐标系,记录小球平抛过程中的位置,拟合得到一条过原点的平滑曲线,测得曲线上某点坐标(x0,y0),由此得到平抛初速度v=x0,不计空气阻力的影响,该测量值和真实值相比　　　　(选填“偏大”“偏小”或“相等”)。  考点二　拓展创新实验 3.如图所示为桶装水的电动抽水器,某实验小组欲利用平抛运动的规律来测量该抽水器的流量Q(单位时间流出水的体积),题中物理量单位均为国际单位制单位。 (1)测量抽水器出水管内径(直径)d,调节管口方向,使其　　　　(选填“水平”或“竖直”)。  (2)启动抽水器后水均匀从管口射出,待水流速稳定后,测出管口到落地点的高度差为h,水平距离为L,已知重力加速度大小为g,则出水口处水流速度大小v=　　　　,该抽水器的流量Q=　　　　。(用d、L、g、h表示)  (3)若用水杯接水,经过实际验证发现接满一杯水所用的时间总比通过计算得出的时间短,请写出可能的原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　(写出一条即可)。  4.图(a)为用二维运动传感器研究平抛运动的实验装置图。将发射器A从倾斜轨道上某位置由静止释放后,A沿轨道下滑,并从轨道末端水平向左抛出,A在运动过程中每隔0.02 s向周围空间发射一次红外线、超声波脉冲,接收器B上的两个红外线、超声波传感器B1、B2接收脉冲,并通过计算机记录脉冲到达传感器的时间。 (1)在实验室条件下,　　　　(选填“需要”或“不需要”)考虑红外线从A到B的传播时间。  (2)A某次脉冲发出后,B接收到红外线脉冲的时刻为t0,B1、B2接收到超声波脉冲的时刻分别为t1、t2,则由这三个数据可以计算出A在　　　　时刻到B1、B2的直线距离分别为s1=　　　　、s2=　　　　(已知超声波在空气中传播的速度为v);由于B1、B2的间距已知,由几何知识即可确定A在该时刻的位置。  (3)本实验有如下操作步骤,则实验操作的顺序应为　　　　。  A.将发射器A放置在轨道的水平部分的末端 B.将发射器A从轨道的倾斜部分上某位置由静止释放 C.在计算机软件中点击“零点设置”按钮,进行坐标调零,即设置A此时的位置坐标为(0,0) D.在计算机软件中点击“开始记录”按钮,开始采集发射器A位置随时间变化的信息 (4)如图(b)所示为某次实验得到的A抛出后不同时刻的水平、竖直位置坐标,点击计算机软件中的“二次拟合”按钮,绘制得到A做平抛运动时的X-Y关系图像,则　　　　。  A.应让所有数据点都落在拟合曲线上 B.该图像为发射器A做平抛运动的实际轨迹 C.由图示数据可计算A做平抛运动的加速度 D.由图示数据可计算A做平抛运动的初速度 答案 基础过关练 1. C　 2.答案　(1)A　(2)将小球无初速度放在斜槽的末端,看小球是否保持静止状态　(3)BD　(4)C 3.答案　(1)相同　(2)匀速　是　(3)B　(4)1 4.答案　(1)小钢球　(2)BE　(3)将木板调整到竖直平面　(4)1∶3∶5　 能力提升练 1.答案　(1)AD　(2)0.02　0.4　(3)AC 2.答案　(1)A　(2)8L　16L　(3)偏大 3.答案　(1)水平　(2)L　 (3)实际接满一杯水所用的时间总比通过计算得出的时间短,说明计算的流量值偏小,则可能的原因有:高度h测量值偏大,水平距离L测量值偏小,内径d测量值偏小。 4.答案　(1)不需要　(2)t0　v(t1-t0)　v(t2-t0)　(3)ACDB　(4)CD 7 $