高中物理人教版第五章曲線運(yùn)動(dòng)課時(shí)作業(yè)3

課時(shí)作業(yè)(三)實(shí)驗(yàn)：研究平拋運(yùn)動(dòng)[基礎(chǔ)訓(xùn)練]1．在“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，為了求平拋物體的初速度，需直接測(cè)量的數(shù)據(jù)有()A．小球開始滾下的高度B．小球在空中飛行的時(shí)間C．運(yùn)動(dòng)軌跡上某點(diǎn)P的水平坐標(biāo)D．運(yùn)動(dòng)軌跡上某點(diǎn)P的豎直坐標(biāo)答案：CD解析：由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，豎直方向y＝eq\f(1,2)gt2，水平方向x＝v0t，因此v0＝xeq\r(\f(g,2y))，可見只要測(cè)得軌跡上某點(diǎn)P的水平坐標(biāo)x和豎直坐標(biāo)y，就可求出初速度v0，故C、D正確．2．平拋物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可概括為兩點(diǎn)：①水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)；②豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)．為了研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)，可做下面的實(shí)驗(yàn)．如圖所示，用小錘打擊彈性金屬片，A球就水平飛出，同時(shí)B球被松開，做自由落體運(yùn)動(dòng)，兩球同時(shí)落到地面，則這個(gè)實(shí)驗(yàn)()A．只能說明上述規(guī)律中的第①條B．只能說明上述規(guī)律中的第②條C．不能說明上述規(guī)律中的任何一條D．能同時(shí)說明上述兩條規(guī)律答案：B解析：該題考查對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)及其分運(yùn)動(dòng)的理解，同時(shí)考查探究問題的思維能力．實(shí)驗(yàn)中A球做平拋運(yùn)動(dòng)，B球做自由落體運(yùn)動(dòng)，兩球同時(shí)落地說明A球平拋運(yùn)動(dòng)的豎直分運(yùn)動(dòng)和B球相同，而不能說明A球的水平分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以B項(xiàng)正確，A、C、D三項(xiàng)都不對(duì)．3．某物理實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示裝置測(cè)量小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度．在地面上沿拋出的速度方向水平放置一把刻度尺，讓懸掛在拋出點(diǎn)處的重錘的投影落在刻度尺的零刻度線上，則利用小球在刻度尺上的落點(diǎn)位置，就可以直觀地得到小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度．下列各圖表示四位同學(xué)在刻度尺旁邊分別制作出的速度標(biāo)尺(圖中P點(diǎn)為重錘的投影位置)，其中可能正確的是()答案：A解析：設(shè)小球做平拋運(yùn)動(dòng)的豎直高度為h，由h＝eq\f(1,2)gt2，得t＝eq\r(\f(2h,g))；在水平方向有x＝v0t，即平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移x＝v0eq\r(\f(2h,g))，可見x與v0成正比，在速度標(biāo)尺上的速度值應(yīng)該是均勻分布的，選項(xiàng)A正確．4．在做“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過描點(diǎn)法畫出小球的平拋運(yùn)動(dòng)軌跡，并求出平拋運(yùn)動(dòng)的初速度．實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示．(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)將固定有斜槽的木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，實(shí)驗(yàn)前要檢查木板是否水平，請(qǐng)簡(jiǎn)述你的檢查方法：_____________________________________________________.(2)關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)，以下說法正確的是()A．小球釋放的初始位置越高越好B．每次小球要從同一高度由靜止釋放C．實(shí)驗(yàn)前要用重垂線檢查坐標(biāo)紙上的豎直線是否豎直D．小球的平拋運(yùn)動(dòng)要靠近但不接觸木板答案：(1)將小球放在斜槽的末端任一位置，看小球能否靜止(或用水平儀檢查木板是否水平)(2)BCD解析：(1)小球放在斜槽末端的任一位置都靜止，說明末端切線水平無傾角．(2)下落高度越高，初速度越大，一是位置不好用眼捕捉觀察估測(cè)，二是坐標(biāo)紙上描出的軌跡圖線太靠近x軸，坐標(biāo)紙利用不合理，A錯(cuò)；每次從同一高度釋放，保證小球每次具有相同的水平速度，B對(duì)；木板要豎直且讓球離開木板，以減少碰撞和摩擦，故C、D對(duì)．5．如圖所示為一小球做平拋運(yùn)動(dòng)的頻閃照片的一部分，圖中背景方格的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)＝20cm.如果取g＝10m/s2，那么：(1)閃光頻率是________Hz.(2)小球運(yùn)動(dòng)中水平分速度的大小是________m/s.(3)小球從拋出點(diǎn)到A點(diǎn)的時(shí)間為________s.答案：(1)5(2)3(3)解析：(1)由A→B和B→C水平位移相等，則tAB＝tBC，又hBC－h(huán)AB＝gΔt2，得Δt＝s，f＝eq\f(1,Δt)＝5Hz.(2)v0＝eq\f(x,Δt)＝eq\f(3×,m/s＝3m/s.(3)vBy＝eq\f(hAC,2Δt)＝eq\f(8×,2×＝4m/s，tB＝eq\f(vBy,g)＝s，tA＝tB－Δt＝s.6．在做“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)：(1)為使小球水平拋出，必須調(diào)整斜槽，使其末端的切線成水平方向，檢查方法是：_________________________________________.(2)小球拋出點(diǎn)的位置必須及時(shí)記錄在白紙上，然后從這一點(diǎn)畫水平線和豎直線作為x軸和y軸，豎直線是用________來確定的．(3)某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)得到的軌跡如圖所示，判斷O點(diǎn)是否是拋出點(diǎn)________(填“是”或“否”)．(4)該同學(xué)在軌跡上選取間距較大的幾個(gè)點(diǎn)，測(cè)出其坐標(biāo)，并在直角坐標(biāo)系內(nèi)繪出了y-x2圖象，則此平拋物體的初速度v0＝________m/s.(取g＝10m/s2)答案：(1)看放在斜槽末端的小球是否能靜止(2)重垂線(3)是(4)1解析：如果O點(diǎn)是拋出點(diǎn)，則從O點(diǎn)起，相同時(shí)間內(nèi)豎直方向相鄰位移之比為1∶3∶5∶7∶…，從軌跡可判斷O點(diǎn)是拋出點(diǎn)．根據(jù)x＝v0t，y＝eq\f(1,2)gt2，得y＝eq\f(g,2v\o\al(2,0))x2，eq\f(10,2v\o\al(2,0))＝eq\f,，v0＝1m/s.[能力提升]7．試根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)原理設(shè)計(jì)測(cè)量彈射器彈丸出射初速度的實(shí)驗(yàn)，提供的實(shí)驗(yàn)器材：彈射器(含彈丸，見下圖)，鐵架臺(tái)(帶有夾具)，米尺．(1)在安裝彈射器時(shí)應(yīng)注意：________________________.(2)實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的量有________________________．(3)計(jì)算公式：________________________.答案：見解析解析：根據(jù)研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)及平拋運(yùn)動(dòng)的原理，可使彈丸做平拋運(yùn)動(dòng)，通過測(cè)量下落高度可求出時(shí)間，再測(cè)水平位移可求出其平拋的初速度，故：(1)彈射器必須保持水平，以保證彈丸初速度沿水平方向；(2)應(yīng)測(cè)出彈丸下降的高度y和水平射程x；(3)因?yàn)閥＝eq\f(1,2)gt2，所以t＝eq\r(\f(2y,g))，又x＝v0t，故v0＝eq\f(x,t)＝xeq\r(\f(g,2y)).8．如圖所示為噴出細(xì)水流的數(shù)碼相片，照片中刻度尺的最小刻度為毫米，細(xì)水流是水平噴出的，試根據(jù)該照片研究：(1)已知水流做平拋運(yùn)動(dòng)的水平分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)，找出研究其豎直分運(yùn)動(dòng)的方法，并證明豎直分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)；(2)若取g＝10m/s2，試求水流噴出的速度．答案：(1)見解析(2)m/s解析：(1)根據(jù)水平方向是勻速直線運(yùn)動(dòng)，可以按水平方向距離都等于2cm選取幾個(gè)點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)這幾個(gè)點(diǎn)恰好落在坐標(biāo)紙的交點(diǎn)上，如(2,1)、(4,4)、(6,9)等，可見在相等的時(shí)間間隔內(nèi)，豎直方向的位移之比恰好等于1∶3∶5，從而證明了平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)．(2)觀察發(fā)現(xiàn)，水流在水平方向的位移是m時(shí)，豎直方向的位移也是m，根據(jù)h＝eq\f(1,2)gt2，得t＝eq\r(\f(2h,g))＝eq\r(\f(2×,10))s＝4s，則水流噴出的速度v0＝eq\f(x,t)＝eq\f,4)m/s＝m/s.9．在研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，用一張印有小方格的紙記錄軌跡，小方格的邊長(zhǎng)L＝cm，若小球在平拋運(yùn)動(dòng)途中的幾個(gè)位置如圖中a、b、c、d所示，則：(1)求小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度的計(jì)算式(用L、g表示)，其值是多少？(2)a點(diǎn)是平拋小球拋出點(diǎn)的位置嗎？如果不是，那么拋出點(diǎn)的位置怎樣確定？答案：(1)v0＝2eq\r(gL)m/s(2)見解析解析：(1)平拋運(yùn)動(dòng)的豎直分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)，即初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，水平分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)，由水平方向ab＝bc＝cd知相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔相等，設(shè)為T，豎直方向相鄰兩點(diǎn)間位移之差相等，Δy＝L，由Δy＝gT2得：L＝gT2，時(shí)間T內(nèi)，水平位移為x＝2L，可得v0＝eq\f(x,T)＝eq\f(2L,\r(\f(L,g)))＝2eq\r(Lg)＝2×eq\r×10－2×m/s＝m/s.(2)由于ab、bc、cd間豎直位移之比不滿足1∶3∶5的關(guān)系，所以a點(diǎn)不是拋出點(diǎn)．設(shè)小球運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)時(shí)豎直方向上的分速度為vb，則有：vb＝eq\f(3L,2T)＝eq\f(3\r(gL),2)＝eq\f(3,2)×eq\r××10－2)m/s＝m/s小球從拋出點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)所用時(shí)間為：tb＝eq\f(vb,g)則拋出點(diǎn)到b點(diǎn)的水平距離為：xb＝v0tb＝eq\f(v0vb,g)＝eq\f×,m＝5m＝cm拋出點(diǎn)到b點(diǎn)的豎直距離為：yb＝eq\f(v\o\al(2,b),2g)＝eq\f,2×m＝1m＝cm.10．在“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中：(1)為使小球水平拋出，必須調(diào)整斜槽，使其末端的切線成水平方向，檢查方法是_______________________________________.(2)小球拋出點(diǎn)的位置必須及時(shí)記錄在白紙上，然后從這一點(diǎn)畫水平線和豎直線作為x軸和y軸，豎直線是用________來確定的．(3)某同學(xué)建立的直角坐標(biāo)系如圖所示，設(shè)他在安裝實(shí)驗(yàn)裝置和其余操作時(shí)準(zhǔn)確無誤，只有一處失誤，即是_________________．(4)該同學(xué)在軌跡上任取一點(diǎn)M，測(cè)得坐標(biāo)為(x，y)，則初速度的測(cè)量值為________________，測(cè)量值比真實(shí)值要________(填“偏大”、“偏小”或“不變”)．答案：(1)將小球放置在槽口處軌道上，小球能保持靜止(2)重垂線(3)坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)該是小球在槽口時(shí)球心在白紙上的水平投影點(diǎn)(4)v0