专题02 实验 研究平抛运动的特点核心素养练习原卷版.docx
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专题02实验研究平抛运动的特点核心素养练习原卷版
专题二实验 研究平抛运动特点学科素养部分
一.核心素养聚焦
考点一科学探究平抛运动实验的基本方法
例题1.用图6所示的实验装置做“研究平抛物体的运动”实验。
①对于实验的操作要求,下列说法正确的是()
A.应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下
B.斜槽轨道必须光滑
C.斜槽轨道末端可以不水平
D.要使描出的轨迹更好地反映真实运动,记录的点应适当多一些
E.为了比较准确地描出小球运动的轨迹,应该用一条曲线把所有的点连接起来
②根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹。
部分运动轨迹如图7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3个点,P1和P2、P2和P3之间的水平距离相等。
若已测知抛出后小球在水平方向上做匀速运动,重力加速度为g。
可求出小球从P1运动到P2所用的时间为_______,小球抛出后的水平速度为_______。
考点二.科学探究平抛运动实验的数据记录创新方法
例题2.某同学设计了一个探究平抛运动特点的家庭实验装置。
如图所示,在水平桌面上放置一个斜面,把桌子搬到墙的附近,把白纸和复写纸附在墙上。
第一次让桌子紧靠墙壁,从斜面上某一位置由静止释放钢球,在白纸上得到痕迹A,以后每次将桌子向后移动相同的距离x,每次都让钢球从斜面的同一位置滚下,重复刚才的操作,依次在白纸上留下痕迹B、C、D,测得AB、BC、CD间的距离分别为y1、y2和y3,设小钢球离开水平桌面运动后运动到痕迹B、C、D的时间分别为t1、t2和t3。
下列关于本实验的操作或判断错误的是C
A.实验前应对实验装置反复调
节,直到桌面与重锤线垂直
B.每次让小球从同一位置由静止释放,是为了具有相同的水平初速度
C.如果操作与测量正确,可得y1∶y2∶y3=1∶2∶3
D.如果操作与测量正确,可得t1∶t2∶t3=1∶2∶3
例题3.如图
是研究小球在斜面上平抛运动的实验装置,每次将小球从弧型轨道同一位置静止释放,并逐渐改变斜面与水平地面之间的夹角
,获得不同的射程
,最后作出了如图
所示的
图象。
则:
(1)由图
可知,小球在斜面顶端水平抛出时的初速度
;
(2)若最后得到的图象如图c所示,则可能的原因是(写出一个).
例4.如图所示,是某次研究小球做平抛运动过程得到的频闪照片的一部分。
已知背景正方形的边长为b,闪光时间间隔为T。
求:
(各问的答案均用b、T表示)
(1)当地的重力加速度g的大小g=_________
(2)小球通过C点瞬时速度vC的大小v=________
(3)小球从开始平抛到运动到A位置经历的时间tA=_________
考点3.科学探究平抛运动实验方法创新问题
例题5.在研究平抛运动时,为证明平抛运动竖直方向的分运动是自由落体运动。
某同学设计了如图所示的实验装置:
小球A沿轨道滑下,离开轨道末端时撞开轻质接触式开关S,被电磁铁吸住的小球B同时自由下落。
发现位于同一高度的A、B两球总是同时落地。
该现象说明了A球在离开轨道后,竖直方向的分运动是自由落体运动。
下面列出了一些操作要求,你认为正确的是。
A.通过调节轨道,使轨道末端水平;
B.通过调节整个装置,使A球离开轨道末端时与B球从同一高度下落;
C.每次在轨道上端释放小球A的位置必须在同一点;
D.每次在轨道上端释放小球A,必须由静止释放;
E.必须改变整个装置的高度H做同样的实验;
二.学业质量测评
基本实验题
1.在做“研究平抛物体的运动”实验时,坐标纸应固定在竖直的木板上,图中所示坐标纸的固定情况与斜槽末端的位置关系正确的是:
2.在做“探究平抛运动规律"的实验时,让小球多次沿同一轨道运动。
下列说法正确的是
A.调节斜槽轨道,使其末端水平
B.每次释放小球的位置必须相同
C.每次必须由静止释放小球
D.斜槽必须光滑
E.记录小球位置用的铅笔每次必须严格地等距离下降
F.小球运动时不应与木板上的坐标纸接触
G.要使描出的轨迹更好地反映真实运动,记录的点应适当多一些
H.将小球的位置记录在坐标纸上,取下坐标纸用直尺将点连成折线
3.在做“研究平抛物体的运动”实验中,下列情况不会引起实验偏差的是
A.小球与槽之间的摩擦
B.小球飞离后受空气阻力作用
C.小球每次释放时的高度不同
D.小球飞过竖直板时与竖直板间发生摩擦
4.在“探究平抛运动的运动规律”的实验中,可以描绘出小球平抛运动的轨迹,实验简要步骤如下:
A.让小球由静止从位置滚下,记下小球碰到铅笔笔尖的一系列位置。
B.按图安装好器材,注意,记下平抛初位置O点和过O点的竖直线。
C.取下白纸,以O点为原点、以竖直线为y轴建立坐标第,用平滑曲线画平抛运动物体的轨迹。
(1)完成上述步骤,将正确的答案填在横线上。
(2)上述实验的合理顺序是。
5.某同学课外研究平抛物体的运动,并将实验中测出的两物理量Q和S数值填表如下,Q和S的单位相同但没有写出。
(g=10m/s2)
Q
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
S
0.00
0.05
0.20
0.45
0.80
1.25
(1)上表中Q表示的物理量是;S表示的物理量是
。
(2)若上表中Q和S用的都是国际单位制中的单位,则平抛物体的水平速度为
6.在“研究平抛物体运动”的实验中(如图1),通过描点画出平抛小球的运动轨迹.
(1)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3中y﹣x2图象能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是
(2)图2是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹,O为平抛的起点,在轨迹上任取三点A、B、C,测得A、B两点竖直坐标y1为5.0cm、y2为45.0cm,A、B两点水平间距△x为40.0cm.则平抛小球的初速度v0为 m/s,若C点的竖直坐标y3为60.0cm,则小球在C点的速度vC为 m/s(结果保留两位有效数字,g取10m/s2).
7.某同学在做平抛运动实验时得到了如图所示的物体运动轨迹,a、b、c三点的位置在运动轨迹上已标出。
则:
(1)小球平抛的初速度为m/s。
(g取10m/s2)
(2)小球开始做平抛运动的位置坐标为
cm,
cm。
(3)小球运动到b点的速度为m/s。
8.在研究平抛运动实验中,某同学只在竖直面板上记下了重垂线y的方向,但忘了记下平抛的初位置,在坐标纸上描出了一段曲线的轨迹,如图所示,现在曲线上取A、B两点量出它们到y轴的距离,AA’=x1、BB’=x2,以及AB的竖直距离h,用这些数据可以求得小球平抛时的初速度为
A.
B.
C.
D.
9.用图甲所示的实验装置做“研究平抛物体的运动”实验。
①对于实验的操作要求,下列说法正确的是()
A.应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下
B.释放小球的初始位移越高越好
C.要使描出的轨迹更好地反映真实运动,记录的点应适当多一些
D.为了比较准确地描出小球运动的轨迹,应该用一条曲线把所有的点连接起来
②根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹。
部分运动轨迹如图7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3个点,P1和P2、P2和P3之间的水平距离相等。
若已测知抛出后小球在水平方向上做匀速运动,重力加速度为g。
可求出小球从P1运动到P2所用的时间为_______,小球抛出后的水平速度为_______。
10.如图1所示,有人对“利用频闪照相研究平抛运动规律”装置进行了改变,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从斜槽某位置由静止开始释放.实验后对照片做一定处理并建立直角坐标系,得到如图所示的部分小球位置示意图.(g取10m/s2)
(1)观察改进后的实验装置可以发现,斜槽末端都接有一小段水平槽,这样做的目的是 .
(2)根据部分小球位置示意图(如图2),下列说法正确的是
A.闪光间隔为0.1s
B.A球抛出点坐标(0,0)
C.B球抛出点坐标(0.95,0.50)
D.两小球作平抛运动的水平速度大小不等.
创新实验的考查
11.在研究平抛运动时,为证明平抛运动竖直方向的分运动是自由落体运动。
某同学设计了如图所示的实验装置:
小球A沿轨道滑下,离开轨道末端时撞开轻质接触式开关S,被电磁铁吸住的小球B同时自由下落。
发现位于同一高度的A、B两球总是同时落地。
该现象说明了A球在离开轨道后,竖直方向的分运动是自由落体运动。
下面列出了一些操作要求,你认为正确的是。
A.通过调节轨道,使轨道末端水平;
B.通过调节整个装置,使A球离开轨道末端时与B球从同一高度下落;
C.每次在轨道上端释放小球A的位置必须在同一点;
D.每次在轨道上端释放小球A,必须由静止释放;
E.必须改变整个装置的高度H做同样的实验;
12.(2013上海物理)如图,研究平抛运动规律的实验装置放置在水平桌面上,利用光电门传感器和碰撞传感器可测得小球的水平初速度和飞行时间,底板上的标尺可以测得水平位移。
保持水平槽口距底板高度h=0.420m不变。
改变小球在斜槽导轨上下滑的起始位置,测出小球做平抛运动的初速度v0、飞行时间t和水平位移d,记录在表中。
(1)由表中数据可知,在h一定时,小球水平位移d与其初速度v0成____关系,与____无关。
v0(m/s)
0.741
1.034
1.318
1.584
t(ms)
292.7
293.0
292.8
292.9
d(cm)
21.7
30.3
38.6
46.4
(2)一位同学计算出小球飞行时间的理论值
,发现理论值与测量值之差约为3ms。
经检查,实验及测量无误,其原因是____。
(3)另一位同学分析并纠正了上述偏差后,另做了这个实验,竞发现测量值t′依然大于自己得到的理论值
,但二者之差在3-7ms之间,且初速度越大差值越小。
对实验装置的安装进行检查,确认斜槽槽口与底座均水平,则导致偏差的原因是____。
13.三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6甲所示的装置.用小锤打击弹性金属片,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,改变小锤打击的力度,即改变A球被弹出时的速度,两球仍然同时落地,这说明____________________.
(2)乙同学采用如图6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的末端可看作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在轨道出口处的水平初速度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的下端射出.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___________________。
(3)丙同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图6丙所示的“小球做平抛运动”的照片,图中每个小方格的边长为1.25cm,则由图可求得拍摄时每________s曝光一次,该小球做平抛运动的初速度大小为________m/s.(g取9.8m/s2)
14.某同学设计了一个探究平抛运动的家庭实验装置,如图1所示,在水平桌面上放置一个斜面,每次都让钢球从斜面上的同一位置滚下,滚过桌边后 钢球便做平抛运动.在钢球抛出后经过的地方水平放置一块木板(还有一个用来调节木板高度的支架,图中未画),木板上放一张白纸,白纸上有复写纸,这样便能记录钢球在自纸上的落点,进而可以测出平抛的水平距离
(1)为了方便测出钢球做平抛运动的水平距离,需要在桌子边缘加上某一器材,请写出该器材名称.
(2)已知平抛运动在竖直方向上的运动规律与自由落体运动相同,在此前提下,利用下面的方法就可以探究钢球水平分速度的特点,请把步骤③补充完整.
①调节木板高度,使木板上表面与桌面的距离为某一确定值y,如图2所示.让小球从斜面上某一位置A无初速度释放,测出水平距离x1;
②调节木板的高度,使木板上表面与桌面的距离为某一确定值4y,让小球从斜面上同一位置A无初速度释放,测出水平距离x2;
③若x1、x2满足关系,则说明小球在水平方向上做匀速直线运动.
15.在做“研究平抛物体的运动”的实验中,为了确定小球在不同时刻所通过的位置,实验时用如图所示的装置,先将斜槽轨道的末端调整水平,在一块平木板表面钉上复写纸和白纸,并将该木板竖直立于槽口附近处.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.若测得木板每次移动距离x=10.00cm,A、B间距离
cm,B、C间距离y2=14.58cm.(g取9.80m/s2)
1根据以上直接测量的物理量得小球初速度为
_____(用题中所给字母表示)。
②小球初速度的测量值为_____________m/s。
(保留两位有效数字)
16.某同学设计了一个研究平抛运动的实验。
实验装置示意图如图甲所示,A是一块水平放置木板,在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽(图甲中P0P0’、P1P1’……),槽间距离均为d。
把覆盖复写纸的方格纸铺贴在硬板B上。
实验时依次将B板插入A板的各插槽中,每次让小球从斜轨的同一位置由静止释放。
每打完一点后,把B板插入后一槽中并同时向纸面内侧平移距离d。
实验得到小球在方格纸上打下的若干痕迹点,如图乙
(1)实验前必须调节斜槽末端每次让小球从同一位置由静止释放,是为了。
(2)每次将B板向内侧平移距离d,是为了。
(3)设小方格的边长L,小球在实验中记录的几个位置如图中的a、b、c、d所示,则小球平抛初速度的计算式为V0= (用L、g表示)。
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