2019-2020學(xué)年高中物理 能力導(dǎo)練四 實(shí)驗(yàn)：研究平拋運(yùn)動(dòng)（含解析）新人教版必修2

能力導(dǎo)練四實(shí)驗(yàn)：研究平拋運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)鞏固1(多選)關(guān)于“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是()a每次實(shí)驗(yàn)小球必須由靜止釋放b斜槽必須光滑，末端必須水平c所用小球的半徑越大，實(shí)驗(yàn)測得的初速度越準(zhǔn)確d小球運(yùn)動(dòng)時(shí)不應(yīng)與木板上的白紙相接觸解析：a.每次小球從斜槽的同一位置由靜止釋放，保證平拋運(yùn)動(dòng)的初速度相同，故a正確；b.斜槽不一定需要光滑，只要由靜止從同一位置釋放即可，末端必須水平，保證小球的初速度水平，故b錯(cuò)誤；c.小球的半徑越小，實(shí)驗(yàn)測得的初速度越精確，故c錯(cuò)誤；d.小球運(yùn)動(dòng)時(shí)不應(yīng)與木板上白紙接觸，防止摩擦而改變運(yùn)動(dòng)的軌跡，故d正確答案：ad2某物理實(shí)驗(yàn)小組利用如圖1所示裝置測量小球做平拋運(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()圖1解析：設(shè)小球做平拋運(yùn)動(dòng)的豎直高度為h，由hgt2，得t ；在水平方向有xv0t，即平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移xv0 ，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正確答案：a3在做“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，為了確定小球在不同時(shí)刻所通過的位置，實(shí)驗(yàn)時(shí)用如圖2所示的裝置，先將斜槽軌道的末端調(diào)整水平，在一塊平木板表面釘上復(fù)寫紙和白紙，并將該木板豎直立于槽口附近處，使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放，小球撞到木板并在白紙上留下痕跡a；將木板向遠(yuǎn)離槽口方向平移距離x，再使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放，小球撞在木板上得到痕跡b；將木板再向遠(yuǎn)離槽口方向平移距離x，小球再從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放，得到痕跡c.若測得木板每次移動(dòng)距離x10.00 cm，a、b間距離y14.78 cm，b、c間距離y214.58 cm.(g取9.80 m/s2)圖2(1)根據(jù)以上直接測量的物理量得小球初速度為v0_(用題中所給字母表示)(2)小球初速度的測量值為_m/s.解析：(1)由題意可知，小球運(yùn)動(dòng)過程中從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)與從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)所用時(shí)間相等，而小球在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)，故有y2y1gt2，故小球的初速度v0x.(2)將已知量代入可得v01.0 m/s.答案：(1)x(2)1.04如圖3所示，有兩個(gè)處于同一豎直面上的相同軌道，a、b兩個(gè)相同小球從離出口處相同高度的地方同時(shí)由靜止開始釋放，假設(shè)小球經(jīng)過斜面與水平軌道連接處無能量損失，所有的接觸面都是光滑的離開軌道后a球做平拋運(yùn)動(dòng)，b球做勻速直線運(yùn)動(dòng)則：圖3(1)a、b兩球_(選填“在”或“不在”)a球第一次落地點(diǎn)處相碰(2)如果多次觀察到同樣的現(xiàn)象，你可以得出的結(jié)論是：_；(3)若要算出a球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度，則還需要測量的物理量是：_，計(jì)算初速度的表達(dá)式為_(重力加速度g已知，用需測量的物理量表示)解析：(1)a、b兩球從離出口處相同高度同時(shí)由靜止釋放，到達(dá)斜槽底端的速度相同，因?yàn)槠綊佄矬w在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以在相同時(shí)間內(nèi)水平位移相等，兩球?qū)⒃谒降孛嫔系哪程幭嘤?2)如果多次觀察到同樣的現(xiàn)象，又因離開軌道后a球做平拋運(yùn)動(dòng)，而b球做勻速直線運(yùn)動(dòng)，可知平拋物體在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)(3)根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，則有hgt2，xv0t，解得：v0x，由此可知還需要測量的物理量是兩軌道出口間的高度差h，兩球相碰處與下面軌道出口的距離x.答案：(1)在(2)平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向的分運(yùn)動(dòng)為勻速直線運(yùn)動(dòng)(3)兩軌道出口間的高度差h，兩球相碰處到下軌道出口的距離xv0x5在研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中：(1)實(shí)驗(yàn)所需要的測量工具是_(2)完成該實(shí)驗(yàn)應(yīng)注意：安裝斜槽軌道必須使軌道底部_；確定豎直方向必須利用_；從斜槽上使小球重復(fù)下落必須使小球從_(填“相同”或“不同”)的位置無初速釋放圖4(3)一同學(xué)做驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律實(shí)驗(yàn)時(shí)，只在白紙上畫出與初速度平行的ox軸，忘了畫原點(diǎn)和oy軸，并且他只畫出一部分軌跡如圖4所示如何只用一把刻度尺得出小球的初速度v0？(不需測實(shí)際數(shù)據(jù)，用物理量的符號(hào)代表所測量的值)測量方法是(簡要回答)：_.初速度的計(jì)算式為_解析：(3)因?yàn)槠綊佭\(yùn)動(dòng)水平為勻速直線運(yùn)動(dòng)，取相同水平位移則表示時(shí)間相同，豎直方向?yàn)閯蜃兯僦本€運(yùn)動(dòng)，有ygt2，即y2y1gt2，sv0t，聯(lián)立得：v0s.答案：(1)刻度尺(2)水平；重錘線；相同(3)在曲線上取三個(gè)點(diǎn)1、2、3，令相鄰兩點(diǎn)的水平距離相等，測得距離為s，再測得相鄰兩點(diǎn)的豎直距離y1和y2v0s綜合應(yīng)用6如圖5，粗糙的斜槽固定在水平桌面上，斜槽末端與水平桌面平滑連接小球從斜槽上a點(diǎn)滾下，經(jīng)桌面末端b點(diǎn)水平拋出，落在地面上的c點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g.下列說法正確的是 ()圖5a若僅測出ab間的豎直高度，可求出小球經(jīng)過b點(diǎn)時(shí)的速度b若僅測出bc間的距離，可求出小球經(jīng)過b點(diǎn)時(shí)的速度c若僅測出bc間的水平距離，可求出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間d若僅測出bc間的豎直高度，可求出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間解析：斜槽粗糙，僅測出ab間的豎直高度，無法確定b點(diǎn)的速度，a選項(xiàng)錯(cuò)誤；小球離開b點(diǎn)后做平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)公式hgt2只能計(jì)算出小球做平拋的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，不能求出小球經(jīng)過b點(diǎn)的速度，b選項(xiàng)錯(cuò)誤，d選項(xiàng)正確；根據(jù)已知，僅測出bc間的水平距離，由于水平速度未知，故不能測出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，c選項(xiàng)錯(cuò)誤答案：d7.試根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)原理設(shè)計(jì)測量彈射器彈丸出射初速度的實(shí)驗(yàn)方法提供的實(shí)驗(yàn)器材有：彈射器(含彈丸，見圖6)；鐵架臺(tái)(帶有鐵夾)；米尺圖6(1)畫出實(shí)驗(yàn)示意圖(2)在安裝彈射器時(shí)應(yīng)注意_(3)實(shí)驗(yàn)中需要測量的量(并在示意圖中用字母標(biāo)出)_(4)由于彈射器每次射出的彈丸初速度不可能完全相等，在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)采取的方法是_(5)計(jì)算公式_解析：平拋運(yùn)動(dòng)彈射器必須保持水平，測量下落高度y及水平射程，有v0t，ygt2，則v0.答案：(1)實(shí)驗(yàn)示意圖如圖7所示圖7(2)彈射器必須保持水平(3)彈丸下降高度y和水平射程x(4)在不改變高度y的條件下進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，測量水平射程x，得出平均水平射程x(5)v0x8在用斜槽“研究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)在建立坐標(biāo)系時(shí)有一處失誤他在安裝實(shí)驗(yàn)裝置和進(jìn)行其余的操作時(shí)準(zhǔn)確無誤：(1)觀察圖8可知，他的失誤之處是_圖8(2)他根據(jù)記錄建立坐標(biāo)系，運(yùn)用教材實(shí)驗(yàn)原理測得的平拋初速度值與真實(shí)值相比_(選填“偏大”“偏小”或“相等”)解析：(1)坐標(biāo)系原點(diǎn)應(yīng)建在槽口正上方r(r為小球半徑)處，而該同學(xué)卻錯(cuò)誤地將坐標(biāo)原點(diǎn)取在槽口處圖9(2)如圖9所示，正確的坐標(biāo)系橫軸應(yīng)為x，原點(diǎn)應(yīng)在o處在軌跡上取點(diǎn)p，其坐標(biāo)真實(shí)值為(x，y)，測量值為(x，y)，其中yy，xx.因?yàn)閠測，t真，所以t測v真答案：(1)錯(cuò)誤地將坐標(biāo)原點(diǎn)取在槽口處(2)偏大9(2019年汪清六中高一期末試題)某同學(xué)在研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，在小方格紙上畫出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡后，又在軌跡上取出a、b、c、d四個(gè)點(diǎn)，如圖10所示(軌跡已擦去)，已知小方格紙的邊長l2.5 cm，g取10 m/s2，請你根據(jù)小方格紙上的信息，通過分析計(jì)算完成下面幾個(gè)問題：圖10(1)小球從ab，bc，cd所經(jīng)歷的時(shí)間_ (填“相等”或“不相等”)；(2)平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上是自由落體運(yùn)動(dòng)，根據(jù)小球從ab，bc，cd的豎直方向位移差，求出小球從ab，bc，cd所經(jīng)歷的時(shí)間是_；(3)根據(jù)水平位移，求出小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度v0_；(4)從拋出點(diǎn)到b點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間是_解析：(1)平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，ab，bc，cd水平位移相等，所需時(shí)間相等. (2)平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上是自由落體運(yùn)動(dòng)，ab，bc豎直方向位移差yat2gt2，t0.05 s. (3)水平方向xv0t，v01 m/s. (4)設(shè)b點(diǎn)豎直方向的分速度vy，則vy0.75 m/s，又由vygt，得t0.075 s.答案：(1)相等(2)0.05 s(3)1 m/s(4)0.075 s10如圖11，研究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)裝置放置在水平桌面上，利用光電門傳感器和碰撞傳感器可測得小球的水平初速度和飛行時(shí)間，底板上的標(biāo)尺可以測得水平位移圖11保持水平槽口距底板高度h0.420 m不變改變小球在斜槽導(dǎo)軌上下滑的起始位置，測出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度v0、飛行時(shí)間t和水平位移d，記錄在表中.v0(m/s)0.7411.0341.3181.584t(ms)292.7293.0292.8292.9d(cm)21.730.338.646.4(1)由表中數(shù)據(jù)可知，在h一定時(shí)，小球水平位移d與其初速度v0成_關(guān)系，與_無關(guān)(2)一位同學(xué)計(jì)算出小球飛行時(shí)間的理論值t理 s s289.8 ms，發(fā)現(xiàn)理論值與測量值之差約為3 ms.經(jīng)檢查，實(shí)驗(yàn)及測量無誤，其原因是_.(3)另一位同學(xué)分析并糾正了上述偏差后，另做了這個(gè)實(shí)驗(yàn)，竟發(fā)現(xiàn)測量值t依然大于自己得到的理論值t理，但二者之差在37 ms之間，且初速度越大差值越小對實(shí)驗(yàn)裝置的安裝進(jìn)行檢查，確認(rèn)斜槽槽口與底座均水平，則導(dǎo)致偏差的原因是_解析：(1)由表中數(shù)據(jù)可知，在h一定時(shí)，小球水平位移d與其初速度v0成正比關(guān)系，與t無關(guān)(2)計(jì)算小球飛行時(shí)間的理論值t理s289.8 ms中，g不能取值10 m/s2，應(yīng)該取值g9.8 m/s2，這樣計(jì)算出的t292.8 ms.(3)導(dǎo)致偏差的原因是：水平槽口距底板高度h較大，小球飛行時(shí)受到空氣阻力作用答案：(1)正比時(shí)間(2)重力加速度取值不正確(3)水平槽口距底板高度h較大，小球飛行時(shí)受到空氣阻力作用探究拓展11某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置如圖12甲所示，a是一塊平面木板，在其上等間隔地開鑿出一組平行的插槽(如圖甲中p0p0、p1p1、)，槽間距離均為d.把覆蓋復(fù)寫紙的白紙鋪貼在硬板b上實(shí)驗(yàn)時(shí)依次將b板插入a板的各插槽中，每次讓小球從斜軌的同一位置由靜止釋放每打完一點(diǎn)后，把b板插入后一槽中并同時(shí)向紙面內(nèi)側(cè)平移距離d.實(shí)驗(yàn)得到的小球在白紙上打下的若干痕跡點(diǎn)如圖12乙所示圖12(1)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)對實(shí)驗(yàn)裝置反復(fù)調(diào)節(jié)，直到_每次讓小球從同一位置由靜止釋放，是為了_(2)每次將b板向內(nèi)側(cè)平移距離d，是為了_(3)在圖乙中繪出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡解析：(1)對實(shí)驗(yàn)裝置的反復(fù)調(diào)節(jié)的目的：斜軌末端水平，以保證小球離開軌道時(shí)做平拋運(yùn)動(dòng)；