作業(yè)03 探究平拋運動的特點（解析版）

限時練習：40min完成時間：月日天氣：暑假作業(yè)03探究平拋運動的特點1．實驗原理(1)在同一高度將A球水平拋出的同時由靜止釋放B球，兩球同時落地，說明平拋運動的豎直分運動為自由落體運動。(2)用描跡法畫出小球平拋運動的軌跡，以拋出點為坐標原點建立直角坐標系，在軌跡上選取A、B、C、D四點，滿足yA∶yB∶yC∶yD＝1∶4∶9∶16，則有TOA＝TAB＝TBC＝TCD，由xA∶xB∶xC∶xD＝1∶2∶3∶4可知平拋運動水平分運動為勻速運動。2．實驗器材平拋運動演示儀、鐵架臺、斜槽、小球、方木板、白紙、圖釘、鉛垂線、三角板、鉛筆、刻度尺。3．實驗步驟及數(shù)據(jù)分析(1)探究平拋運動豎直分運動的特點①按圖甲所示將儀器安裝好，調(diào)節(jié)A、B兩球等高，且平拋平臺水平。②用小錘擊打彈性金屬片后，A球沿水平方向拋出，做平拋運動；同時B球被釋放，自由下落，做自由落體運動。觀察兩球的運動軌跡，比較它們落地時間的先后。③分別改變小球距地面的高度和小錘擊打的力度，多次重復這個實驗，記錄實驗現(xiàn)象。④根據(jù)實驗現(xiàn)象得出平拋運動在豎直方向的分運動是自由落體運動。(2)探究平拋運動水平分運動的特點①按如圖乙所示安裝好實驗裝置，將一張白紙和復寫紙固定在裝置的背板上，調(diào)節(jié)斜槽M末端水平。②讓鋼球在斜槽中從某一高度由靜止?jié)L下，落在水平放置的可上下調(diào)節(jié)的傾斜擋板N上，就會擠壓復寫紙，在白紙上留下印跡。上下調(diào)節(jié)擋板N，通過多次實驗，在白紙上記錄鋼球所經(jīng)過的多個位置。最后，用平滑曲線把這些印跡連接起來，就得到鋼球做平拋運動的軌跡。③把小球平拋運動的拋出點印記在白紙上，取下白紙，以拋出點O為坐標原點，以水平方向為x軸，豎直向下為y軸建立直角坐標系，在小球平拋運動軌跡上選取A、B、C、D四點，使yA∶yB∶yC∶yD＝1∶4∶9∶16；測出A、B、C、D四點的x坐標值，若xA∶xB∶xC∶xD＝1∶2∶3∶4，即可知平拋運動的水平分運動為勻速運動。4．誤差分析(1)斜槽末端沒有調(diào)至水平，小球離開斜槽后不做平拋運動。(2)確定小球運動的位置時不準確。(3)量取軌跡上各點坐標時不準確。5．注意事項(1)實驗中必須使斜槽末端的切線水平(檢驗是否水平的方法是：將小球放在斜槽末端水平部分，看其是否能靜止)。(2)方木板必須處于豎直平面內(nèi)，固定時要用鉛垂線檢查坐標紙豎線是否豎直。(3)小球每次必須從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下。(4)坐標原點不是槽口的端點，應是小球出槽口時球心在木板上的投影點。(5)小球開始滾下的位置高度要適中，以使小球平拋運動的軌跡由坐標紙的左上角一直到達右下角為宜。1．用圖甲實驗裝置進行“探究平拋運動特點”的實驗。實驗過程中，用鐵錘打擊彈片，使A球水平拋出，同時B球自由落下，并用頻閃照相記錄小球的運動情況，如圖乙所示。發(fā)現(xiàn)兩球在豎直方向的運動始終同步，不計空氣阻力。(1)下列判斷正確的是______；A．A、B兩球的加速度大小相同B．實驗中必須保證兩球的質(zhì)量相等C．A球在豎直方向的分運動為自由落體運動D．若增大打擊彈片力度，A球在空中運動的時間將延長(2)小球運動中的幾個位置如圖乙所示，請在乙圖中用曲線描繪出A球的運動軌跡；(3)已知拍照時頻閃周期為0.1s，圖乙中每個小方格的邊長。通過計算得出小球A拋出時的速度大小，當?shù)氐闹亓铀俣龋ńY果均保留小數(shù)點后兩位）。【答案】(1)AC(2)見解析(3)1.449.60【詳解】（1）A．A、B兩球的加速度大小相同，都等于重力加速度，選項A正確；B．實驗中不一定必須保證兩球的質(zhì)量相等，因為兩球下落的時間與質(zhì)量無關，選項B錯誤；C．兩球同時落地，說明豎直方向的運動完全相同，可知A球在豎直方向的分運動為自由落體運動，選項C正確；D．A球在空中飛行時間與水平的初速度無關，若增大打擊彈片力度，A球在空中運動的時間不變，選項D錯誤。故選AC。（2）畫出平拋的軌跡如圖（3）[1]小球A拋出時的速度大小[2]根據(jù)解得當?shù)氐闹亓铀俣?．在探究“平拋運動規(guī)律”實驗中，有以下幾個實驗方案：(1)若要探究平拋運動水平方向分運動的規(guī)律，應選用圖1中的裝置（填“1”或“2”）。(2)某同學在實驗室中用如圖2所示的裝置進行實驗。該同學得到的痕跡點如圖3所示，其中一個偏差較大的點產(chǎn)生的原因，可能是該次實驗時（）A．斜槽阻力太大 B．小球釋放的高度偏低C．小球沒有被靜止釋放 D．擋板MN未水平放置(3)為了得到物體平拋運動的軌跡，同學們還提出了以下幾種方案，其中不可行的是（）A．從細管水平噴出穩(wěn)定的細水柱，拍攝照片，即可得到平拋運動軌跡B．用頻閃照相機在同一底片上記錄平拋小球在不同時刻的位置，平滑連接各位置，即可得到平拋運動軌跡C．將鉛筆垂直于固定豎直的白紙板放置，筆尖緊靠白紙板，將鉛筆垂直于筆身方向，以一定初速度水平拋出，將會在白紙上留下筆尖的平拋運動軌跡【答案】(1)2(2)C(3)C【詳解】（1）圖1探究平拋運動豎直方向分運動的規(guī)律，圖2探究水平方向分運動的規(guī)律，故選裝置2。（2）A．斜槽的阻力不會影響該實驗的軌跡，故A錯誤；B．小球釋放位置偏低時，偏離點應當在原軌跡下方，故B錯誤；C．若小球釋放時具有初速度，偏離點會在原軌跡上方，故C正確；D．擋板是否水平放置對平拋軌跡沒有影響，故D錯誤。故選C。（3）為了得到物體平拋運動的軌跡可以從細管水平噴出穩(wěn)定的細水柱，拍攝照片，從而得到軌跡，也可以用頻閃照相機在同一底片上記錄平拋小球在不同時刻的位置，平滑連接各位置，即可得到平拋運動軌跡，但是將筆水平拋出，不會在白紙上留下筆尖的平拋運動軌跡。故選C。3．在“探究平拋運動的特點”實驗中，實驗小組從不同角度進行實驗。（g?。?1)采用如圖所示的裝置做實驗。在此實驗中，下列操作或說法正確的是________。A．將斜槽軌道的末端調(diào)成水平B．本實驗不需要用天平測出小球的質(zhì)量，也不需要配備鉛垂線C．小球釋放的初始位置越高越好D．圖甲中擋條每次必須等間距下移(2)實驗中探究物體做平拋運動時，它的速度方向與水平方向的夾角為θ，其正切值隨時間t變化的圖像如圖所示，則初速度m/s。（結果保留兩位有效數(shù)字）(3)由（2）中實驗測得落點和平拋起點連線與水平方向夾角為45°，則經(jīng)過的時間為s，位移為m。（結果均保留兩位有效數(shù)字）(4)在此實驗中，每次都要讓小球從斜槽上的同一位置由靜止?jié)L下，但小球與斜槽間有摩擦力，這個摩擦力（選填“會”或“不會”）使實驗的誤差增大?！敬鸢浮?1)A(2)1.0(3)0.200.28(4)不會【詳解】（1）A．為了保證小球沿水平方向飛出，應將斜槽軌道的末端調(diào)成水平，A正確；B．本實驗不需要天平測出小球的質(zhì)量，但需要配備鉛垂線以確定豎直方向，B錯誤；C．實驗中需要小球每次從斜槽上同一位置由靜止釋放，小球釋放的初始位置適合即可，不是越高越好，釋放位置過高，會導致初速度較大，小球經(jīng)過紙面的時間較短，豎直方向下落的高度較低，描繪的軌跡不便于數(shù)據(jù)計算，C錯誤；D．圖甲中擋條每次不需要等間距下移，D錯誤。故選A。（2）由可得隨時間t變化的圖像斜率為解得（3）[1]由解得[2]水平分位移、豎直分位移分別為；故位移為（4）斜槽軌道不需要光滑，只要保證小球每次從同一位置釋放即可，因為小球每次從同一位置釋放，路徑相同，每次損失的機械能相同，到達斜面底端時速度相等。4．某實驗小組用如圖甲所示裝置進行“研究平拋運動”實驗。(1)關于該實驗的一些做法，不合理的是______。A．使用密度大、體積小的球進行實驗B．斜槽末端切線應當保持水平C．建立坐標系時，以斜槽末端端口位置作為坐標原點D．建立坐標系時，利用重垂線畫出豎直線，定為y軸(2)某同學在做“研究平拋運動”的實驗中，記錄了小球從O點拋出后的幾個軌跡點（A~E共5個點），用光滑的曲線連接，取點A為坐標原點，建立如圖乙所示坐標系，g取。根據(jù)圖像可知小球的初速度大小為m/s（結果保留2位有效數(shù)字）。(3)另一實驗小組同學在軌跡上選取間距較大的幾個點，測出其坐標，并在直角坐標系內(nèi)繪出了圖像，如圖丙所示，已知重力加速度為g，此平拋物體的初速度大小為（結果用g、a和b表示）?！敬鸢浮?1)C(2)2.0(3)【詳解】（1）A．使用密度大、體積小的球進行實驗，可以減小空氣阻力影響。故A正確，與題意不符；B．斜槽末端切線應當保持水平，以保證小球做平拋運動。故B正確，與題意不符；C．建立坐標系時，以小球球心在白紙上的投影點作為坐標原點。故C錯誤，與題意相符；D．建立坐標系時，利用重垂線畫出豎直線，定為y軸。故D正確，與題意不符。本題選不合理的故選C。（2）豎直方向，根據(jù)解得可知小球的初速度大小為（3）根據(jù)可得結合圖像可得解得5．圖甲為研究小球做平拋運動的規(guī)律的實驗裝置，圖乙中的A、B、C為用頻閃照相的方法在坐標紙上得到的小球運動過程中的三個位置。實驗小組未記下小球平拋的拋出點，只記錄下了y軸。實驗小組測得A、B、C各點到y(tǒng)軸的距離分別為、、，A、B兩點和B、C兩點的豎直距離、取重力加速度大小，忽略空氣阻力，回答下列問題。(1)實驗中，下列會導致實驗誤差的因素是。a．安裝斜槽軌道，其末端沒有保持水平b．小球與斜槽軌道之間有摩擦c．計算初速度時選取的點離拋出點較遠d．頻閃照相機閃光頻率偏大(2)該小球做平拋運動的初速度（結果保留兩位有效數(shù)字）(3)如圖乙所示，在以y軸豎直向下為正方向，以拋出點O為坐標原點，建立的平面直角坐標系中，y與x的函數(shù)關系式為（用g、x、y和表示）【答案】(1)a(2)1.0(3)【詳解】（1）a．安裝斜槽軌道，其末端沒有保持水平，使小球不做平拋運動，會有誤差，a正確；b．只要保證小球每次從同一位置靜止釋放，小球與斜槽軌道之間有摩擦對實驗無影響，b錯誤；c．計算初速度時選取的點離拋出點遠近對實驗無影響，c錯誤；d．頻閃照相機閃光頻率大小對實驗無影響，d錯誤。故選a。（2）設相鄰兩個點的時間間隔為，豎直方向有解得水平方向有解得（3）豎直方向有水平方向有聯(lián)立解得6．頻閃攝影是研究變速運動常用的實驗手段。在暗室中，照相機的快門處于常開狀態(tài)，頻閃儀每隔一定時間發(fā)出一次短暫的強烈閃光，照亮運動的物體，于是膠片上記錄了物體在幾個閃光時刻的位置。某物理小組利用如圖甲所示的裝置探究平拋運動規(guī)律。他們分別在該裝置正上方A處和右側正前方B處安裝了頻閃儀器并進行了拍攝，得到的頻閃照片如圖乙所示，O為拋出點，P為運動軌跡上某點。則根據(jù)平拋運動規(guī)律分析下列問題（g取10m/s2）：（1）乙圖中，A處攝像頭所拍攝的頻閃照片為（選填“a”或“b”）；（2）測得圖乙a中OP距離為30cm，b中OP距離為45cm，則平拋小球的初速度大小應為m/s，小球在P點速度大小應為m/s?！敬鸢浮縜1【詳解】（1）[1]小球做平拋運動時，水平方向是勻速直線運動，豎直方向是自由落體運動，故A處攝像頭所拍攝的頻閃照片為a。（2）[2]豎直方向上有可得則平拋小球的初速度[3]小球在P點豎直方向的速度vy=gt=10×0.3m/s=3m/s則7．我國對兒童玩具槍的彈丸的射出速度有嚴格要求。實驗小組研究某款玩具槍是否符合規(guī)定。小組同學使玩具槍從O點射出彈丸，將彈丸離開槍口后的運動看作平拋運動，用照相機拍出彈丸的運動軌跡如圖所示。A、B、C是小球平拋軌跡上三個不同時刻對應的位置，OM是水平線，MN是豎直線，OA、OB、OC的延長線與MN交點的間距分別為和。已知照片與實際大小的比例為，測得照片中，，A、B、C三點在水平方向的間距，。（1）照片中的。（2）若取重力加速度大小，則彈丸從槍口射出的初速度大小為。（3）為了減小實驗誤差，請?zhí)岢鲆粭l合理的建議：?！敬鸢浮?.0彈丸的質(zhì)量大一些，體積小一些（在無風的情況下測量、多次測量求平均值等）【詳解】（1）[1]設O點和軌跡點的連線的延長線與的交點到M點的距離為y，則O點和軌跡點的連線的延長線與的夾角的正切值由于照片與實際大小的比例為，因此即該投影點是勻速下降的。由于從A點到B點、從B點到C點的水平位移大小之比為1:2，因此運動的時間之比也為1:2，可得（2）[2]投影點是勻速下降的，根據(jù)可知，投影點是勻速下降的，速度大小為又由于，解得彈丸從槍口射出的初速度大?。?）[3]實驗誤差主要來源于空氣阻力與測量時讀數(shù)產(chǎn)生的誤差，因此為了減小空氣阻力的影響，彈丸的質(zhì)量大一些，體積小一些，或在無風的情況下測量，為了減小測量時讀數(shù)的誤差，可以多次測量求平均值等。8．乙同學認為可以用圖a的裝置驗證平拋運動的水平分運動是勻速運動。實驗步驟如下：（1）將該裝置固定在水平桌面上，圓弧最低點位于桌面邊緣，如圖b所示；（2）讓小球從圓弧某一位置靜止釋放，記錄光電門時間t和小球落點與圓弧邊緣的水平距離x；（3）改變釋放位置，重復（2）的步驟。請回答以下問題：①做x?y圖，若圖像成正比，則說明平拋運動水平方向為勻速直線運動，其中y應該為（填“t”、“”或“”）；②乙丙兩位同學以不同的桌面高度進行實驗，得到圖c的圖像，其中丙同學實驗時的桌面高度比乙同學的（填“高”或“低”）；③如圖d所示為某次小球做平拋運動的頻閃照相照片的一部分，圖中背景方格的邊長均為20cm，如果取g=10m/s2，由此可求出小球平拋初速度為v1=m/s（計算結果保留兩位有效數(shù)字）；與此同時，通過光電門計算出小球平拋初速度為v2，多次實驗發(fā)現(xiàn)總是有v1＜v2，導致這個結果的可能原因有．(填選項前的字母)A．小球在軌道斜面上受摩擦阻力B．小球平拋運動過程受空氣阻力C．小球經(jīng)過光電門時，球心與光線不在同一高度【答案】高3.0BC【詳解】①[1]設桌面高度為h，小球直徑為d，則得平拋運動時間水平位移做x-y圖，若圖像成正比，則說明平拋運動水平方向為勻速直線運動，其中y應該。②[2]由可知，乙、丙兩位同學以不同的桌面高度進行實驗，得到圖丙和圖乙，其中丙同學實驗時的桌面高度比乙同學的高。③[3]根據(jù)平拋運動豎直方向做勻變速直線運動的規(guī)律有水平方向有解得m/s[4]A．軌道斜面的作用是使小球獲得一個水平初速度，小球在軌道斜面上受摩擦阻力并不影響的大小，故A錯誤；B．小球平拋運動過程受空氣阻力，使得小球水平方向做減速運動，水平位移偏小，值偏小，故B正確；C．小球經(jīng)過光電門時，球心與光線不在同一高度，會造成遮光時間變短，則造成偏大，故C正確；故選BC。9．某同學設計了一個研究平拋運動的實驗。實驗裝置示意圖如圖（a）所示，A板是一塊水平放置的木板，在其上等間隔地開鑿出一組平行的插槽（圖（a）中、……），槽間距均為d。把覆蓋復寫紙的白紙鋪貼在硬板B上。實驗時依次將B板插入A板、、……插槽中，每次讓小球從斜軌的同一位置由靜止釋放。每打完一點后，把B板插入后一槽中。(1)對于實驗的操作要求，下列說法正確的是______。A．斜槽軌道必須光滑B．將小球放置在槽的末端，小球要能夠靜止C．B板無須豎直放置(2)該同學因操作失誤直接將B板從A板的某一插槽插入開始實驗，并逐一往后面的插槽移動直至完成實驗，得到實驗結果如圖（b）所示，并且在打第3個點（圖（b）中的d點）時點跡很不清晰，該同學依然使用這一實驗結果完成了實驗。他測量出圖（b）中bc的距離為，ce的距離為，則小球平拋初速度的計算式為（用d、、、g表示）?！敬鸢浮?1)B(2)【詳解】（1）AB．為保證小球做平拋運動的初速度大小相等，方向水平，斜槽的末端需切線水平，小球每次從同一位置由靜止釋放，斜槽軌道不需要光滑，將小球放置在槽的末端，小球要能夠靜止，故A錯誤，B正確；C．實驗通過插槽位置確定小球的水平位移，B板需豎直放置，故C錯誤。故選B。（2）設小球做平拋運動過程中水平方向每經(jīng)過距離d用時為T，在豎直方向上，bc間用時為T，ce間用時為2T，設b點的豎直速度為，則；解得小球平拋初速度的計算式為10．在研究平拋運動的特點時，可采取把平拋運動分解成水平和豎直兩個方向的分運動的探究方法．當球從點水平拋出的同時，傳感器控制球自點開始下落，頻閃照相技術為這個實驗提供了保障，兩小球運動的頻閃照片如圖所示．拍攝時，光源的頻閃頻率為，背景的坐標紙小方格均為邊長為的正方形．（，不計空氣阻力）（1）根據(jù)實驗設計下列說法中正確的是()A．圖甲的斜槽末端必須是水平的B．圖甲的斜槽與小球之間的摩擦力要盡可能的小C．根據(jù)圖乙的信息不能確定球沿豎直方向的運動是自由落體運動D．根據(jù)圖乙的信息可以確定球水平方向的運動是勻速直線運動，豎直方向的運動是自由落體運動（2）若將圖甲中擋板沿著斜面上移（選填“能”或“不能”）讓小球和小球在空中相遇．（3）根據(jù)照片和已知信息可求出球平拋的初速度大小為；當球與球運動了s時，它們之間的距離最?。敬鸢浮緼D/DA不能0.3【詳解】（1）[1]A．平拋運動水平方向做勻速直線運動，所以圖甲的斜槽末端必須是水平的，故A正確；B．圖甲的斜槽與小球之間的摩擦力對實驗結果無影響，故B錯誤；CD．圖乙的信息可知水平方向做勻速直線運動，豎直方向滿足1：3：5：7的關系，可確定球沿豎直方向的運動是自由落體運動，故C錯誤，D正確；故選AD。（2）[2]由于兩球豎直方向都做自由落體運動，所以若將圖甲中擋板沿著斜面上移，兩球也不會相遇；（3）[3]對于球，在水平方向有豎直方向有其中解得m/s[4]由圖可知，經(jīng)0.3s兩球在同一豎直線上，距離最小。11．某物理實驗創(chuàng)新小組的幾名同學課后利用“探究平拋運動的特點”實驗所得規(guī)律，利用新的裝置進行規(guī)律的應用，他們的實驗裝置如圖甲所示，實驗步驟如下：①安裝好器材，將斜槽軌道的末端調(diào)成水平；②在一塊平整的木板表面釘上復寫紙和白紙，再將該木板豎直立于槽口附近；③使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放，小球撞到木板上并在白紙上留下痕跡A；④將木板向遠離槽口的方向平移距離x=30.0cm，再使小球從斜槽上緊靠擋板處釋放，小球撞到木板上并在白紙上留下痕跡B；⑤將木板再向遠離槽口的方向平移距離x=30.0cm，小球還從斜槽上緊靠擋板處釋放，在白紙上留下痕跡C：⑥測出A、B間的距離y?=60.0cm，B、C間的距離空氣阻力忽略不計，則關于這個實驗，回答下列問題：（1）關于實驗操作與分析，下列說法正確的是。A．安裝斜槽軌道時，槽口末端未保持水平且略低于水平桌面，則白紙上AB、BC兩段位移的時間間隔相同B．安裝斜槽軌道時，槽口末端未保持水平且略低于水平桌面，則白紙上AB、BC兩端位移的時間間隔并不相同C．由于木板底座并不平整，導致木板向槽口一側傾斜，則白紙上AB、BC兩段位移的時間間隔相同D．由于木板底座并不平整，導致木板向槽口一側傾斜，則白紙上AB、BC兩段位移的時間間隔并不相同（2）小組同學將所得實驗數(shù)據(jù)在另一空白坐標紙上標記出來并描繪平拋曲線，由于忘記了標記平拋運動的拋出點O。只記錄了A、B、C三點，于是就取A點為坐標原點，建立了如圖乙所示的xAy直角坐標系。平拋軌跡上的這三點坐標值圖中已標出。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)判斷，小球平拋的初速度為m/s。（3）小球拋出點的坐標為cm，cm。（（2），（3）兩問中取計算結果均保留三位有效數(shù)字）?！敬鸢浮緼D/DA1.50-30.0-20.0【詳解】（1）[1]AB．水平方向做勻速直線運動，AB、BC兩段水平位移相同，所以時間間隔相同，故A正確，B錯誤；CD．由于木板底座并不平整，導致木板向槽口一側傾斜，則AB、BC兩段水平位移不相同，則白紙上AB、BC兩段位移的時間間隔并不相同，故C錯誤，D正確。故選AD。（2）[2]根據(jù)可得則初速度（3）[3][4]點豎直方向的速度為解得從拋出點到B點的時間則拋出點到B點豎直方向位移水平方向的位移根據(jù)；解得；12．利用傳感器和計算機研究平拋運動的規(guī)律，物體A中裝有發(fā)射裝置。可以在豎直平面內(nèi)向各個方向同時發(fā)射超聲波脈沖和紅外線脈沖