实验研究平抛运动中.docx
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实验研究平抛运动中
3.实验-研究平抛运动(中)
1.某问学设计了一个研究平抛运动特点的家庭实验装置,去验证平抛运动水平方向做匀速直线运动,如图所示,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,若已知物体做平抛运动时在竖直方向上为自由落体运动下列说法正确的是()
A.除实验中描述的器材外,该实验还必需的实验器材是刻度尺
B.除实验中描述的器材外,该实验还必需的实验器材是秒表、刻度尺
C.相对平抛起始位置,测出下落高度与平抛水平位移的平方成正比,说明钢球水平向做匀速运动
D.相对平抛起始位置,测出平抛水平位移与下落高度的平方成正比,说明钢球水平向做匀速运动
【答案】AC
【解析】
已知钢球在竖直方向做自由落体运动,则h=
gt2,水平方向若做匀速运动则满足:
,解得
,则相对平抛起始位置,测出下落高度h与平抛水平位移x的平方成正比,说明钢球水平向做匀速运动,选项C正确;
,则相对平抛起始位置,测出平抛水平位移与下落高度的平方根成正比,说明钢球水平向做匀速运动,选项D错误;由以上分析可知,实验中需要用刻度尺测量距离,不需要秒表,选项A正确,B错误;故选AC.
2.在做“研究平抛物体的运动”实验时,为了能较准确地描绘运动轨迹,下面列出了一些操作要求,你认为正确的是( )
A.通过调节使斜槽的末端保持水平
B.每次释放小球的位置必须不同
C.每次必须由静止释放小球
D.用铅笔记录小球位置时,每次必须严格地等距离下降E.小球运动时不应与木板上的白纸(或方格纸)相触F.将球的位置记录在纸上后,取下纸,用直尺将点连成折线
【答案】ACE
【解析】
通过调节使斜槽末端保持水平,是为了保证小球做平抛运动,A正确;因为要画同一运动的轨迹,必须每次释放小球的位置相同,且由静止释放,以保证获得相同的初速度,B错误C正确;记录小球经过不同高度的位置时,每次不必严格地等距离下降,D错误;做平抛运动的物体在同一竖直面内运动,固定白纸的木板必须调节成竖直,小球运动时不应与木板上的白纸相接触,以免有阻力的影响,E正确;将球经过不同高度的位置记录在纸上后,取下纸,平滑的曲线把各点连接起来,F错误.
3.如图所示,A、B是两个质量相同的小钢球,其所处的两个斜槽滑道完全相同,滑道底端切线水平,且滑道2底端与光滑水平板吻接,现将A、B从相对于滑道底端相等高度处由静止同时释放,则将观察到的现象是A、B两个小球在水平面上相碰,改变释放点的高度和上面滑道对地的高度,重复实验,A、B两球仍会在水平面上相碰,这说明( )
A.平抛运动在水平方向的运动是匀速直线运动
B.平抛运动在竖直方向的运动是自由落体运动
C.A球在下落过程中机械能守恒
D.A,B两球的速度任意时刻都相同
【答案】A
【解析】
改变释放点高度及上面滑道对地的高度两球始终在水平面上相遇,知A球在水平方向上的运动与B球在水平面上的运动相同.即平抛运动在水平方向上的分运动是匀速直线运动,故选A.
4.某同学设计了一个探究平抛运动特点的实验装置,如右图所示:
在水平桌面上放置一个斜面,让钢球从斜面上滚下,滚过桌面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白纸上的落点,桌子边缘钢球经过的地方挂一条铅垂线。
要完成本实验,还需要的实验器材是(_________)
A.刻度尺B.停表C.天平D.打点计时器
【答案】A
【解析】
由图可知,实验中小球离开桌子后做平抛运动,根据平抛运动的规律可知,应测出竖直高度和水平位移,故应用到刻度尺;故A正确,BCD错误;
故选:
A
5.在“研究小球做平抛运动”的实验中:
(1))如图甲所示的演示实验中,A、B两球同时落地,说明____________
(2)某同学设计了如图乙的实验:
将两个斜滑道固定在同一竖直面内,最下端水平,把两个质量相等的小钢球,从斜面的同一高度由静止同时释放,滑道2与光滑水平板衔接,则他将观察到的现象是___,这说明平抛运动在水平方向上是匀速直线运动。
【答案】竖直方向自由落体球1落到光滑水平板上并击中球2
【解析】
(1)在甲实验中,两球始终同时落地,则竖直方向上的运动规律相同,即B球竖直方向做自由落体运动;
(2)在乙实验中,观察到的现象是球1落到光滑水平板上并击中球2,知两球在水平方向上的运动规律相同.
6.在“研究小球做平抛运动”的实验中:
(1)某同学先观察了如图甲所示的演示实验,A、B两球同时落地,说明___________________________;该同学设计了如图乙的实验:
将两个斜滑道固定在同一竖直面内,最下端水平,把两个质量相等的小钢球,从斜面的同一高度由静止同时释放,滑道2与光滑水平板衔接,则他将观察到的现象是_______________,这说明_____________________________。
(2)该同学采用频闪照相机拍摄到如图丙所示的小球做平抛运动的照片,图中背景方格的边长为L=5cm,A、B、C是摄下的三个小球位置,如果取g=10m/s2,那么:
照相机拍摄时每________s曝光一次;B点的速率为________m/s.
【答案】平抛运动在竖直方向上是自由落体运动球1落到光滑水平板上并击中球2平抛运动在水平方向上是匀速直线运动0.12.5
【解析】
(1)甲图A球做自由落体运动,B球做平抛运动,两球同时落地,说明平抛运动在竖直方向是自由落体运动;乙图球1做平抛运动,球2做匀速直线运动,两球相撞,知平抛运动在水平方向上是匀速直线运动。
(2)根据
,可得:
,则平抛运动的初速度为:
,B点的竖直分速度为
,则B点的速度为:
。
7.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,某次实验中在坐标纸上描出了a、b、c、d四个点。
(1)在安装实验装置的过程中,斜槽末端的切线必须是水平的,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.保证小球在空中运动的时间每次都相等
C.保证小球飞出时,初速度沿水平方向
D.保证小球运动的轨道是一条抛物线
(2)已知图中小方格的边长为L,小球平抛的初速度为v=___(用L、g表示)。
【答案】C
【解析】
(1)研究平抛运动的实验很关键的地方是要保证小球能够水平飞出,只有水平飞出时小球才做平抛运动,所以斜槽末端的切线必须是水平的,是为了保证小球飞出时,初速度沿水平方向,故ABD错误,C正确。
故选:
C.
(2)平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动,由图可知a、b、c、d之间的水平距离相等,因此它们的运动时间间隔相等;
在竖直方向上:
△y=gT2,由题可知△h=L,带入解得:
T=
;
在水平方向上:
x=2L=v0T,解得:
v0=2L/T=2
;
8.如图所示:
为一小球作平抛运动过程中的频闪照片三次影像,背景标尺每小格表示
,则由照片求得相邻两次影像之间的时间间隔是______________
,平抛运动的水平速度为__________
。
(取
)
【答案】0.1;1;
【解析】在竖直方向上有:
△h=gT2,其中△h=2×5=10cm,得:
T=
=0.1s;
水平方向匀速运动,有:
s=v0t,其中s=2L=10cm,t=T=0.1s,代入解得:
v0=0.1/0.1=1m/s.
9.物体做平抛运动的规律可以概括为两点:
(1)水平方向做匀速直线运动;
(2)竖直方向做自由落体运动。
为了研究物体的平抛运动,可做下面的实验:
如图所示,用小锤打击弹性金属片,A球水平飞出;同时B球被松开,做自由落体运动。
两球同时落到地面。
把整个装置放在不同高度,重新做此实验,结果两小球总是同时落地。
则这个实验
A.只能说明上述规律中的第
(1)条
B.只能说明上述规律中的第
(2)条
C.能同时说明上述两条规律
D.不能说明上述规律中的任何一条
【答案】B
【解析】在打击金属片时,两小球同时做平抛运动与自由落体运动,结果同时落地,则说明平抛运动竖直方向是自由落体运动,不能说明水平方向上的运动规律,故B正确,ACD错误。
故选B。
点睛:
探究平抛运动的规律中,实验同时让A球做平抛运动,B球做自由落体运动,若两小球同时落地,则说明平抛运动竖直方向是自由落体运动,而不能说明A球水平方向的运动性质.
10.若利用如图所示的装置研究平抛物体的运动,让小球多次沿同一轨道运动,用描点法画出小球做平抛运动的轨迹,为了较准确地描绘运动轨迹,下列操作要求正确的是_________.
A.斜槽只能光滑
B.通过调节使斜槽的末端保持水平
C.每次释放小球的位置必须相同
D.每次必须由静止释放小球
E.所记录的相邻的小球位置之间的竖直距离相等
【答案】BCD
【解析】为了保证小球每次平抛运动的初速度相等,让小球每次从斜槽的同一位置由静止释放,斜槽不一定需要光滑,A错误CD正确;为了保证小球的初速度水平,需通过调节使斜槽的末端保持水平,B正确;因平抛运动的竖直分运动是自由落体运动,在相同时间里,位移越来越大,因此下降的距离不应是等距的,E错误.
11.如图所示的曲线是一同学做“研究平抛物体的运动”实验时画出的小球做平抛运动的部分轨迹,他在运动轨迹上任取水平位移相等的A、B、C三点,测得△s=0.2m,又测得竖直高度分别为h1=0.1m,h2=0.2m,根据以上数据,可求出小球抛出时的初速度为________________m/s。
【答案】2
【解析】
在竖直方向上根据△h=gT2,则有:
T=
所以抛出初速度为:
v0=△s/T=0.2/0.1=2m/s
故答案为:
2.
12.某同学用如图所示的装置探究平抛运动的规律。
用小锤击打弹性金属片,P球沿水平方向抛出,同时Q球被松开而自由下落,P、Q两球同时开始运动,最后两球落在同一个水平面上,则下列说法正确的是( )
A.Q球先落地,P球后落地
B.两球落地的先后顺序由小锤打击力的大小而定
C.这个实验能说明平抛运动竖直方向分运动的规律
D.这个实验能说明平抛运动水平方向分运动的规律
【答案】C
【解析】这个实验的观察结果应该是PQ同时落地,所以说明两个小球在竖直方向上的分运动规律应该是相同的,都做自由落体运动,故C正确;
故选C
13.如图所示,在一次描绘水流的平抛运动轨迹的实验中,在白纸上得到一段水流轨迹线,为了验证该轨迹线是否为抛物线,可在图中等间距画四条竖直线,间距为
经竖直线与轨迹的交点再画四条水平线,相邻线的间距依次为
。
(1)若该轨迹为抛物线,需满足表达式____________________。
(用
表示)
(2)已知重力加速度为
则该水流的初速度
______________。
【答案】
(1)
(2)
或
或
【解析】
(1)
(2)由平抛运动和匀变速运动直线规律得
即
,
或
或
。
14.
(1)在做《研究平抛物体的运动》这一实验时,仪器安装要求斜槽末端___________,每次小球都从_______________。
这样做的目的是为了__________________。
(2)《研究平抛物体的运动》实验的目的是:
(________)
A、描出平抛物体的运动轨迹,求出平抛物体的初速度;
B、描出平抛物体的运动轨迹,求出重力加速度;
C、描出平抛物体的运动轨迹,求出平抛物体的运动时间;
D、描出平抛物体的运动轨迹,求出平抛物体的位移;
(3)做出平抛运动的轨迹后,为计算初速度,实验中需测量的数据有:
_____________________________;其初速度v0的表达式为___________________________.(用上一空的字母表示)
【答案】切线水平;从同一高度静止释放;获得相同的平抛轨迹;A;竖直高度h和运动的水平位移s
【解析】
(1)在做《研究平抛物体的运动》这一实验时,仪器安装要求斜槽末端切线水平,每次小球都从同一高度静止落下,这样做的目的是为了保证获得相同的平抛初速度,以确保平抛轨迹相同。
(2)研究平抛运动实验目的是根据平抛运动规律描绘出去其运动轨迹,故BCD错误,A正确.
(3)小球在水平方向做匀速运动在竖直方向做自由落体运动,
即水平方向
竖直方向
整理得:
所以要想测出初速度,需要测量平抛运动的竖直高度h和运动的水平位移s
故本题答案是
(1)切线水平;从同一高度静止释放;获得相同的平抛轨迹;
(2)A;
(3)竖直高度h和运动的水平位移s;
15.如图所示,在研究平抛运动时,小球A沿轨道滑下,离开轨道末端(末端水平)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.改变整个装置的高度H做同样的实验,发现位于同一高度的A、B两球总是同时落地,
(1)该实验现象说明了A球在离开轨道后__________
A.水平方向的分运动是匀速直线运动.
B.水平方向的分运动是匀加速直线运动.
C.竖直方向的分运动是自由落体运动.
D.竖直方向的分运动是匀速直线运动.
(2)在“研究平抛物体的运动”的实验中,得到的轨迹如图所示,其中O点为平抛运动的起点,根据平抛运动的规律及图中给出的数据,可计算出小球平抛的初速度v0=________m/s,(
)
【答案】
(1)C
(2)1.6
【解析】
(1)由于AB两球同时从同一高度开始下落,并且同时到达地面,故在竖直方向两球遵循相同的运动规律:
即速度加速度总是相同.由于B球做自由落体运动,故A球在平抛过程中在竖直方向也做自由落体运动,故C正确,D错误.而A球在水平方向的运动没有可以参照的物体,故无法确定平抛运动的物体在水平方向的运动所遵循的规律.故AB无法判定.故选C.
(2)小球做平抛运动,在水平方向上:
x=v0t,在竖直方向上:
y=
gt2,解得v0=x
;
由图示实验数据可得:
;
16.根据题意填空
(1)如图1所示装置做“描绘平抛运动轨迹,分析小球水平方向上的运动特点”的实验时,下列说法正确的是________
A.安装木板时,一定要注意木板是否竖直
B.安装木板时,只要注意小球不和木板发生摩擦即可
C.每次实验都要把小球从同一位置释放
D.把小球的位置记录在纸上后,将小球的位置用直线连接
(2)在做“研究平抛运动”的实验时,让小球多次沿同一轨道运动,通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹.为了能较准确地描绘运动轨迹,下面列出一些操作要求,你认为正确是________
A.通过调节使斜槽的末端保持水平
B.每次释放小球的位置必须不同
C.每次必须由静止释放小球
D.将球的位置记录在纸上后,取下纸,用直尺将点连成折线
E.小球运动时不应与木板上的白纸相接触
(3)某同学在做平抛运动实验时得到了如图2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.则小球平抛的初速度为________ m/s.(g取10m/s2)
【答案】AC;ACE;2;
【解析】
(1)AB、小球平抛运动的轨迹在竖直平面内,木板需保持竖直状态,所以A选项是正确的,B错误;
C、为了让小球每次做同样的平抛运动,小球每次应从同一位置由静止滚下,所以C选项是正确的;
D、用描点法描绘运动轨迹时,应将各点连成平滑的曲线,不能画成折线或者直线,故D错误;
所以AC选项是正确的.
(2)A、通过调节使斜槽末端保持水平,是为了保证小球做平抛运动.所以A选项是正确的.
B、因为要画同一运动的轨迹,必须每次释放小球的位置相同,且由静止释放,以保证获得相同的初速度.故B错误,C正确.
D、实验要求小球滚下时不能碰到木板平面,避免因摩擦而使运动轨迹改变,最后轨迹应连成平滑的曲线.故D错误,E正确,
故选ACE
(3)在竖直方向上有:
计算得出
平抛运动的初速度
故本题答案是:
.
(1).AC;
(2).ACE;(3).2;
17.在做“研究平抛运动”的实验时,可以通过描点法画出小球的平抛运动轨迹,并求出平抛运动的初速度.实验装置如图所示.
(1)实验时将固定有斜槽的木板放在实验桌上,实验前要检查木板是否水平,请简述你的检查方法:
____________________________________.
(2)关于这个实验,以下说法正确的是(____)
A.小球释放的初始位置越高越好
B.每次小球要从同一高度由静止释放
C.实验前要用重垂线检查坐标纸上的竖直线是否竖直
D.小球的平抛运动要靠近但不接触木板
【答案】
(1)将小球放在槽的末端(或木板上),看小球是否静止(或用水平仪检查木板是否水平)
(2)BCD
【解析】
(1)判断是否水平可以采用:
将小球放在槽的末端,看小球是否静止(或用水平仪检查木板是否水平)。
(2)小球从适当高度释放即可,释放小球的初始位置太高,需要的木板越宽,不利于实验,故A错误;要保证小球初速度相等,每次小球要从同一高度由静止释放,故B正确;小球在一竖直面内做平抛运动,实验前要用重锤线检查平板是否竖直,故C正确;小球做平抛运动时要靠近平板但不能与平板接触,故D正确。
所以BCD正确,A错误。
18.某同学在做实验时,忘记记下小球做平抛运动的起点位置,A为物体运动一段时间后的位置,如右图所示。
(g取10m/s2)
(1)物体抛出时的初速度为____________m/s;
(2)物体经过B点时速度为___________m/s。
【答案】2m/s
【解析】
(1)在竖直方向:
hBC-hAB=g△t2,代入数据解得:
,水平方向是匀速直线运动:
。
(2)物体在B点时竖直方向的速度为:
,所以B点的速度为:
。
19.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.
(1)用该装置测量弹簧劲度系数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.
【答案】弹簧测力计的示数F弹簧的伸长量Δx
同一水平位移x竖直高度yv0=x
【解析】
(1)根据胡克定律,要测量弹簧劲度系数k,必须已知弹簧的弹力,与弹簧的形变量,因此需要读出几次操作时的弹簧测力计的示数F,和弹簧的伸长量△x,然后由公式k=
可求出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同一位置.然后分别测出小球几次飞出后的水平位移x和竖直高度y,根据x=v0t,y=
gt2,解得
即可求出初速度的平均值.
20.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.让小球多次从同一位置上滚下,在一k*s#5^u张印有小方格的纸记下小球碰到铅笔笔尖的一k*s#5^u系列位置,如图中a、b、c、d所示。
B.安装器材,注意斜槽____________,记下平抛初位置O点和过O点的竖直线。
C.取下白纸,以O为原点,以竖直线为y轴建立坐标系,用平滑曲线画平抛运动物体的轨迹。
⑴完成上述步骤,将正确的答案填在横线上。
⑵上述实验步骤的合理顺序是_______。
⑶已知图中小方格的边长L=1.60cm,则小球平抛的初速度为v0=__________(用L、g表示),其值是_____ m/s。
(取g=10m/s2,结果保留两位有效数字)
⑷小球从平抛初位置O点到a点的时间是___________s。
(取g=10m/s2)
【答案】末端切线水平BAC
0.800.02
【解析】
(1)B.安装器材,注意斜槽末端切线水平,以保证小球做平抛运动;
(2)上述实验步骤的合理顺序是:
BAC.
(3)设相邻两点间的时间间隔为T,
竖直方向:
2L-L=gT2,解得:
T=
水平方向:
代入数据解得
(4)b点的竖直速度:
从抛出点到b点的时间:
小球从平抛初位置O点到a点的时间是:
0.06s-0.04s=0.02s
21.一物体自某高度处沿水平方向抛出,在物体运动过程中用闪光照相机拍照,得到的闪光照片如图所示,若绘图纸上方格边长为5cm,g取10m/s2,求闪光频率与物体的初速度v0.
【答案】闪光频率f=10Hz,v0=1.5m/s
【解析】在竖直方向上有:
△y=2L=gT2,
解得:
则闪光的频率为:
f=1/T=10Hz.
平抛运动的初速度为:
22.图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图。
(1)在做“研究平抛运动”的实验时,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。
为了能较准确地描绘运动轨迹,
A.通过调节使斜槽的末端保持_______
B.每次释放小球的位置必须____________(填“相同”或者“不同”)
C.每次必须由_______释放小球(填“运动”或者“静止”)
D.小球运动时不应与木板上的白纸相接触
E.将小球的位置记录在纸上后,取下纸,将点连成_______(“折线”或“直线”或“光滑曲线”)
(2)图乙是正确实验取得的数据,其中O为抛出点,则此小球做平抛运动的初速度为______m/s.
【答案】水平相同静止光滑曲线1.6
【解析】
(1)只有斜槽的末端保持水平,小球才具有水平初速度,其运动才是平抛运动;每次由静止释放小球,是为了使小球有相同的初速度,所以操作时应注意:
调节斜槽使其末端水平,小球应用同一个位置由静止释放,将球的位置记录在纸上后,取下纸,将点连成平滑的曲线。
(2)在竖直方向上有:
,水平方向:
,联立解得:
。
23.
(1)在做“研究平抛运动”的实验时,让小球多次沿同一轨道运动,通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹,为了能较准确地描绘运动轨迹,下面列出了一些操作要求,将你认为正确的选项前面的字母填在横线上______.
A.通过调节使斜槽的末端保持水平
B.每次释放小球的位置必须不同
C.每次必须由静止释放小球
D.记录小球位置用的木条(或凹槽)每次必须严格地等距离下降
E.小球运动时不应与木板上的白纸(或方格纸)相触
F.将球的位置记录在纸上后,取下纸,用直尺将点连成折线
(2)在研究平抛运动的实验中,让小球多次从斜槽上滚下,在白纸上依次记下小球的位置,同学甲和同学乙得到的记录纸分别如图所示,从图中明显看出甲的实验错误是________________,乙的实验错误是______________.
【答案】ACEC斜槽末端不水平,每次静止释放小球的位置不同
【解析】
(1)为了保证小球的初速度水平,斜槽的末端需水平.故A正确.为了保证小球做平抛运动的初速度相同,则每次从同一位置由静止释放小球.故B错误,C正确.记录小球位置用的木条(或凹槽)不需要严格地等距离下降.故D错误.小球运动时不应与木板上的白纸(或方格纸)相触,防止摩擦力作用而改变小球的运动轨迹.故E正确.将球的位置记录在纸上后,取下纸,用平滑曲线相连.故F错误.故选AC
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