人教版高中物理必修二5.3實(shí)驗(yàn)：探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)（解析版）課時(shí)練習(xí)

5.3實(shí)驗(yàn)：探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)一、基礎(chǔ)篇1.在做“探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)時(shí)，除了木板、小球、斜槽、鉛筆、圖釘之外，下列器材中還需要的有________。A．游標(biāo)卡尺B．秒表C．坐標(biāo)紙D．天平E．彈簧測(cè)力計(jì)F．重錘線解析選CF實(shí)驗(yàn)中需要在坐標(biāo)紙上記錄小球的位置，描繪小球的運(yùn)動(dòng)軌跡；需要利用重錘線確定坐標(biāo)軸的y軸。故C、F是需要的。2.在做“探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()A．安裝有斜槽的木板時(shí)，一定要注意檢查斜槽末端切線是否水平、木板是否豎直B．斜槽必須光滑C．每次實(shí)驗(yàn)都要把小球從同一位置由靜止釋放D．實(shí)驗(yàn)的目的是描出小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，分析平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)解析：選ACD做本實(shí)驗(yàn)必須使斜槽末端切線水平，使釘有坐標(biāo)紙的木板豎直，以確保小球水平飛出和正確畫(huà)出坐標(biāo)軸。斜槽沒(méi)必要必須光滑，只要能使小球飛出的初速度相同即可。小球每次從斜槽上的同一位置由靜止開(kāi)始滾下，可保證小球每次飛出的初速度相同。綜上可知A、C、D正確，B錯(cuò)誤。3.實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是________。A．應(yīng)使小球每次從斜槽上相同的位置自由滾下B．斜槽軌道必須光滑C．要使描出的軌跡更好地反映真實(shí)運(yùn)動(dòng)，記錄的點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些D．斜槽軌道末端可以不水平解析選AC使小球從斜槽上同一位置滾下，才能保證每次的軌跡相同，A正確。斜槽沒(méi)必要必須光滑，只要能使小球飛出的初速度相同即可，B錯(cuò)誤。實(shí)驗(yàn)中記錄的點(diǎn)越多，軌跡越精確，C正確。斜槽末端必須水平，才能保證小球離開(kāi)斜槽后做平拋運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤。4．如圖甲所示，用小錘輕擊彈性金屬片，A球沿水平方向飛出，同時(shí)B球被松開(kāi)，豎直向下運(yùn)動(dòng)。用頻閃照相的方法研究A、B兩球的運(yùn)動(dòng)。如圖乙所示是它們運(yùn)動(dòng)過(guò)程的頻閃照片。僅從照片上看，相鄰豎直線之間的距離相等，相鄰水平線之間的距離不相等，據(jù)此，可以認(rèn)為()A．A小球在水平方向做勻速運(yùn)動(dòng)B．A小球在水平方向做勻加速運(yùn)動(dòng)C．A小球在豎直方向做勻速運(yùn)動(dòng)D．A小球在豎直方向做勻加速運(yùn)動(dòng)解析：選A相鄰豎直線之間的距離相等，說(shuō)明平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上的分運(yùn)動(dòng)為勻速直線運(yùn)動(dòng)，A正確，B錯(cuò)誤；豎直方向上位移越來(lái)越大，只能說(shuō)明在豎直方向上A小球做加速運(yùn)動(dòng)，C、D錯(cuò)誤。5.引起實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏差較大的原因可能是（）A．安裝斜槽時(shí)，斜槽末端切線方向不水平B．確定Oy軸時(shí)，沒(méi)有用重錘線C．斜槽不是絕對(duì)光滑的，有一定摩擦D．空氣阻力對(duì)小球運(yùn)動(dòng)有較大影響解析選ABD小球從斜槽末端飛出時(shí)，斜槽切線不水平、y軸方向不沿豎直方向、空氣阻力對(duì)小球運(yùn)動(dòng)有較大影響，都會(huì)影響小球的運(yùn)動(dòng)軌跡或計(jì)數(shù)點(diǎn)的坐標(biāo)值，從而引起較大的實(shí)驗(yàn)誤差，而斜槽不絕對(duì)光滑只會(huì)影響小球平拋的初速度大小，不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏差大小，故A、B、D正確。6.為了驗(yàn)證做平拋運(yùn)動(dòng)的小球在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)，用如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。小錘打擊彈性金屬片，A球水平拋出，同時(shí)B球被松開(kāi)，自由下落。關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法中正確的有()A．兩球的質(zhì)量應(yīng)相等B．兩球同時(shí)落地C．應(yīng)改變裝置的高度，多次實(shí)驗(yàn)D．實(shí)驗(yàn)也能說(shuō)明A球在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)解析：選BC開(kāi)始運(yùn)動(dòng)后，A、B兩球均只受重力作用，豎直方向的運(yùn)動(dòng)相同，不受質(zhì)量影響，故A錯(cuò)誤。A球在豎直方向上的分運(yùn)動(dòng)和B球的運(yùn)動(dòng)相同，均為自由落體運(yùn)動(dòng)，故它們同時(shí)落地，故B正確。實(shí)驗(yàn)中，必須改變某些條件，重復(fù)實(shí)驗(yàn)多次，才能說(shuō)明所得規(guī)律的普遍性，故C項(xiàng)所述做法是必需的，故C正確。該實(shí)驗(yàn)無(wú)法說(shuō)明A球在水平方向上的分運(yùn)動(dòng)情況，故D錯(cuò)誤。7．如圖所示，在探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)時(shí)，小球A沿軌道滑下，離開(kāi)軌道末端(末端水平)時(shí)撞開(kāi)輕質(zhì)接觸式開(kāi)關(guān)S，被電磁鐵吸住的小球B同時(shí)自由下落(兩球不相撞)。改變整個(gè)裝置的高度H做同樣的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)位于同一高度的A、B兩球總是同時(shí)落地，該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明了A球在離開(kāi)軌道后()A．水平方向的分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)B．水平方向的分運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)C．豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)D．豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)解析：選C這是一個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，A球做平拋運(yùn)動(dòng)，B球做自由落體運(yùn)動(dòng)，其實(shí)是將A球豎直方向的分運(yùn)動(dòng)與B球的自由落體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行對(duì)比，實(shí)驗(yàn)時(shí)，改變整個(gè)裝置的高度H做同樣的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)位于同一高度的A、B兩球總是同時(shí)落地，由此可知A球豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)。8.兩個(gè)同學(xué)根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)條件，進(jìn)行了“探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)：(1)小明同學(xué)采用如圖甲所示的裝置。用小錘擊打彈性金屬片，使A球沿水平方向彈出，同時(shí)B球被松開(kāi)，自由下落，觀察到兩球同時(shí)落地，改變小錘擊打的力度，即改變A球被彈出時(shí)的速度，兩球仍然同時(shí)落地，這說(shuō)明____________________________________________________________________________________________________________。(2)小松同學(xué)采用如圖乙所示的裝置。兩個(gè)相同的弧形軌道M、N，分別用于發(fā)射小鐵球P、Q，其中軌道N的末端與光滑的水平板相切，兩軌道上端分別裝有電磁鐵C、D；調(diào)節(jié)電磁鐵C、D的高度使AC＝BD，從而保證小鐵球P、Q在軌道末端射出的水平初速度v0相等。現(xiàn)將小鐵球P、Q分別吸在電磁鐵C、D上，然后切斷電源，使兩小球同時(shí)以相同的初速度v0分別從軌道M、N的末端射出。實(shí)驗(yàn)可觀察到的現(xiàn)象是_____________________。僅僅改變弧形軌道M的高度，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，仍能觀察到相同的現(xiàn)象，這說(shuō)明________________________________________________________________________。解析：(1)通過(guò)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，保證兩球同時(shí)運(yùn)動(dòng)，由此說(shuō)明做平拋運(yùn)動(dòng)的物體在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)。(2)由平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律知兩球在水平軌道上相遇，水平方向運(yùn)動(dòng)情況相同，說(shuō)明做平拋運(yùn)動(dòng)的物體在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)。答案：(1)做平拋運(yùn)動(dòng)的物體在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)(2)P球擊中Q球做平拋運(yùn)動(dòng)的物體在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)9.在“探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”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(huà)水平線和豎直線作為x軸和y軸，豎直線是用________來(lái)確定的。(3)某同學(xué)建立的直角坐標(biāo)系如圖所示，若他在安裝實(shí)驗(yàn)裝置和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作時(shí)只有一處失誤，即是___________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)斜槽末端水平時(shí)小球在斜槽末端受力平衡，即放在槽口能靜止不動(dòng)。(2)用鉛垂線來(lái)確定豎直線最準(zhǔn)確。(3)坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)在平拋起點(diǎn)小球的球心位置，即坐標(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)。答案：(1)將小球放置在槽口處軌道上，看小球能否保持靜止(2)鉛垂線(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)10.該同學(xué)采用頻閃照相機(jī)拍攝到如圖所示的小球做平拋運(yùn)動(dòng)的照片，圖中背景方格的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)＝5cm，A、B、C是攝下的三個(gè)小球位置，如果取g＝10m/s2，那么：(1)照相機(jī)拍攝時(shí)每________s曝光一次；(2)小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度的大小為_(kāi)_______m/s。解析：(1)由Δy＝gT2，Δy＝2L＝0.1m可得T＝0.1s。(2)由Δx＝v0T，Δx＝3L＝0.15m可得v0＝1.5m/s。答案：(1)0.1(2)1.5二能力篇1.在“探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)中，(1)圖1是用橫擋條卡住平拋小球，用鉛筆標(biāo)注小球最高點(diǎn)，確定平拋運(yùn)動(dòng)軌跡的方法，坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)選小球在斜槽末端點(diǎn)時(shí)的________。A．球心 B．球的上端C．球的下端[多選]在此實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是________。A．斜槽軌道必須光滑B．記錄的點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些C．用光滑曲線把所有的點(diǎn)連接起來(lái)D．y軸的方向根據(jù)重錘線確定(2)圖2是利用圖1裝置拍攝小球做平拋運(yùn)動(dòng)的頻閃照片，由照片可判斷實(shí)驗(yàn)操作錯(cuò)誤的是________。A．釋放小球時(shí)初速度不為0B．釋放小球的初始位置不同C．斜槽末端切線不水平解析：(1)由題干中確定小球平拋運(yùn)動(dòng)軌跡的方法及實(shí)驗(yàn)原理知，坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)選小球的上端，所以選B。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，斜槽軌道不一定光滑，只要能夠保證小球從同一位置由靜止釋放，離開(kāi)斜槽末端的初速度一樣就可以，所以A錯(cuò)誤；記錄點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些，能夠保證描點(diǎn)所得的軌跡更平滑，選項(xiàng)B正確；描點(diǎn)時(shí)與平滑曲線偏差過(guò)大的點(diǎn)需舍去，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；y軸必須是豎直方向，即用重錘線確定，即選項(xiàng)D正確。(2)由題圖可知斜槽末端切線不水平，才會(huì)造成斜拋運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C符合題意。答案：(1)BBD(2)C2.如圖甲所示是研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖，圖乙是實(shí)驗(yàn)后白紙上的軌跡圖。(1)說(shuō)明圖乙中的兩條坐標(biāo)軸是如何作出的。(2)說(shuō)明判斷槽口的切線是否水平的方法。(3)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要經(jīng)多次釋放小球才能描繪出小球運(yùn)動(dòng)的軌跡，進(jìn)行這一步驟時(shí)應(yīng)注意什么？解析：(1)利用拴在槽口處的鉛垂線畫(huà)出y軸，x軸與y軸垂直。(2)將小球放在槽口的水平部分，小球既不向里滾動(dòng)，也不向外滾動(dòng)，說(shuō)明槽口的末端是水平的。(3)應(yīng)注意每次小球都從軌道上同一位置由靜止釋放。答案：見(jiàn)解析3.為了探究做平拋運(yùn)動(dòng)的物體在豎直方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)。如圖所示，OD為一豎直木板，小球從斜槽上擋板處由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，離開(kāi)O點(diǎn)后做平拋運(yùn)動(dòng)，右側(cè)用一束平行光照射小球，小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，在木板上留下影子。圖中A、B、C、D是用頻閃照相機(jī)拍攝的小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中在木板上留下的影子的位置?，F(xiàn)測(cè)得各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為5.0cm、19.8cm、44.0cm、78.6cm。試根據(jù)影子的運(yùn)動(dòng)討論小球在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)情況。(已知照相機(jī)的閃光頻率為10Hz)解析：小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中在木板上留下的影子反映了小球在豎直方向的運(yùn)動(dòng)情況。照相機(jī)的閃光周期T＝0.1s，影子在每一個(gè)閃光時(shí)間內(nèi)的位移分別為x1＝5.0cm、x2＝14.8cm、x3＝24.2cm、x4＝34.6cm。根據(jù)逐差法可求得影子運(yùn)動(dòng)的加速度。x3－x1＝2a1T2x4－x2＝2a2T2所以a＝eq\f(a1＋a2,2)＝eq\f(x3＋x4－x1＋x2,4T2)＝9.75m/s2在誤差允許的范圍內(nèi)小球的加速度等于重力加速度，可見(jiàn)，小球在豎直方向的運(yùn)動(dòng)為自由落體運(yùn)動(dòng)。答案：小球在豎直方向的運(yùn)動(dòng)為自由落體運(yùn)動(dòng)4.如圖所示，探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)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(cè)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(cè)得水平位移。保持水平槽口距底板高度h＝0.420m不變。改變小球在斜槽導(dǎo)軌上下滑的起始位置，測(cè)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。(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(wú)關(guān)。v0/(m·s－1)0.7411.0341.3181.584t/ms292.7293.0292.8292.9d/cm21.730.338.646.4(2)一位同學(xué)計(jì)算出小球飛行時(shí)間的理論值t理＝eq\r(\f(2h,g))＝eq\r(\f(2×0.420,10))s＝289.8ms，發(fā)現(xiàn)理論值與測(cè)量值之差約為3ms。經(jīng)檢查，實(shí)驗(yàn)及測(cè)量無(wú)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(cè)量值t′依然大于自己得到的理論值t理′，但二者之差在3～7ms之間，且初速度越大差值越小。對(duì)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