5.3探究平抛运动的特点-习题训练-2021-2022学年高一下学期物理人教版(2019)必修第二册.docx
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- 5.3 探究 运动 特点 习题 训练 2021 2022 学年 一下 学期 物理 人教版 2019 必修 第二
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1、探究平抛运动的特点习题训练1下图为研究平抛运动的实验装置,在实验过程中A球在斜槽末端水平抛出时撞开轻质接触式开关(未画出),被电磁铁吸住的B球同时在等高位置自由下落,借助频闪相机记录两个小球下落过程中的位置.请回答下列问题:(1)频闪相机记录A、B两球在下落过程中不同时刻的位置,关于该实验的原理或现象,下列说法正确的是 _.A该实验用比较的方法来探究A球在竖直方向上的分运动规律B该实验用测量的方法来探究A球在竖直方向上的分运动规律C从实验现象中可以得出A球在竖直方向上的分运动是自由落体运动D从实验现象中可以得出A球在竖直方向上的分运动是匀速直线运动(2)根据两小球各自的运动特点,判断两小球在到
2、达水平槽之前是否发生了碰撞?_ (填“是”或“否”).2三个同学根据不同的实验条件,进行了探究平抛运动规律的实验:(1)甲同学采用如图甲所示的装置。用小锤击打弹性金属片,金属片把A球沿水平方向弹出,同时B球被松开自由下落,观察到两球同时落地。改变小锤击打的力度,即改变A球被弹出时的速度,两球仍然同时落地,这说明_;(2)乙同学采用如图乙所示的装置,两个相同的弧形轨道M、N,分别用于发射小铁球P、Q,其中N的末端可看做与光滑的水平板相切,两轨道上端分别装有电磁铁C、D;调节电磁铁C、D的高度使AC=BD,从而保证小铁球P、Q在轨道末端的水平初速度v0相等。现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上,
3、然后切断电源,使两小球能以相同的初速度10同时分别从轨道M、N的末端射出。实验可观察到的现象应是_。仅仅改变弧形轨道M的高度,重复上述实验,仍能观察到相同的现象,这说明_;(3)丙同学采用频闪照相法拍摄到如图丙所示的小球做平抛运动的照片,图中每个小方格的边长为L=2.45cm,则由图可求得拍摄时每_s曝光一次,该小球做平抛运动的初速度大小为_m/s;(g取9.8m/s2)(4)下列哪个因素不会使“研究平抛物体的运动”实验误差增大_。A小球与斜槽之间有摩擦B安装斜槽时其末端切线不水平C建立坐标系时,以斜槽末端端口位置为坐标原点D根据曲线计算平抛运动的初速度时,在曲线上取作计算的点离原点O较近3某
4、同学做“研究小球做平抛运动”的实验如图甲所示(1)该实验中必须满足的条件和进行的实验操作是 。A测定平抛小球的质量m B确保小球每次都从同一位置C确保斜槽末端水平 D测定斜槽顶端到桌面的高度h(2)图乙是该同学采用频闪照相机拍摄到的小球做平抛运动的照片,图乙背景中每一小方格的边长为L=7.2cm,A、B、C是照片中小球的三个位置,(取g=10m/s2),那么:照相机拍摄时每_s曝光一次;小球做平抛运动的初速度的大小为_m/s。4为了探究做平抛运动的物体的运动规律,某同学设计了下面一个实验。(1)如图甲所示,OD为一竖直木板,小球从斜槽上挡板处由静止开始运动,离开O点后做平抛运动。右侧用一束平行
5、光照射小球,小球在运动过程中便在木板上留下影子。用频闪照相机拍摄小球在运动过程中的位置以及在木板上留下的影子的位置,如图中A、B、C、D点。现测得各点到0点的距离分别为5.0cm,19.8cm,44.0cm,78.6cm。根据影子的运动情况可知小球在竖直方向上的运动为_运动。其加速度为_m/s2。(已知照相机的闪光频率为10Hz)(2)若将平行光改为沿竖直方向,小球在运动过程中会在地面上留下影子,如图乙所示,用频闪照相机拍摄的影子的位置如图中的0、A、B、C、D点。现测得各点到O点的距离分别为19.6cm,39.8cm、60.2cm、79.6cm。根据影子的运动情况可知小球在水平方向上的运动为
6、_运动。其速度为_m/s。(3)丙同学用如图装置研究平抛运动,将方格纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上,钢球沿斜槽轨道滑下飞出后落在水平挡板上,在方格纸上挤压出一个痕迹点称动挡板,重新释放钢球,方格纸上将留下一系列痕迹点。下列实验条件必须满足的有_:A. 斜槽轨道光滑B. 斜槽轨道末段水平C. 挡板高度等间距变化D. 每次从斜槽上相同的位置无初速度释放球建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。取平抛运动的起始点为坐标原点。将铜球静置于斜槽末,钢球的_(选填“最上端”“最下端”或者“球心”)对应方格纸上的位置即为原点:在确定y轴时_(选填“需要”或者“不需要“)y轴与重垂线平行。5实验
7、:探究平抛运动的特点(1)抛体运动和平抛运动a.抛体运动:以一定速度将物体抛出,在空气阻力_的情况下,物体只受_作用的运动。b.平抛运动:初速度沿_方向的抛体运动。c.平抛运动的特点:初速度沿_方向;只受_作用。(2)实验目的探究物体做平抛运动的特点,即物体的速度和位移随时间的变化关系。(3)实验思路a.基本思路:根据运动的分解,把平抛运动分解为不同方向上两个相对简单的直线运动,分别研究物体在这两个方向的运动特点。b.平抛运动的分解:可以尝试将平抛运动分解为_的分运动和_的分运动。(4)进行实验方案一:频闪照相(或视频录制)的方法a.通过频闪照相(或录制视频),获得小球做平抛运动时的频闪照片(
8、如图所示);b.以抛出点为原点,建立直角坐标系;c.通过频闪照片描出物体经过相等时间间隔所到达的位置;d.测量出经过T、2T、3T、时间内小球做平抛运动的水平位移和竖直位移,并填入表格;e.分析数据得出小球水平分运动和竖直分运动的特点。抛出时间T2T3T4T5T水平位移竖直位移结论水平分运动特点竖直分运动特点方案二:分别研究水平和竖直方向分运动规律步骤1:探究平抛运动竖直分运动的特点a.如图所示,用小锤击打弹性金属片后,A球做_运动;同时B球被释放,做_运动。观察两球的运动轨迹,听它们落地的声音。b.分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度,即改变A球的初速度,发现两球_,说明平抛运动在竖直方
9、向的分运动为_。步骤2:探究平抛运动水平分运动的特点(1)装置和实验a.如图所示,安装实验装置,使斜槽M末端_,使固定的背板竖直,并将一张白纸和复写纸固定在背板上,N为水平放置的可上下调节的倾斜挡板。b.让钢球从斜槽上某一高度滚下,从末端飞出后做平抛运动,使小球的轨迹与背板平行。钢球落到倾斜的挡板N上,挤压复写纸,在白纸上留下印迹。c.上下调节挡板N,进行多次实验,每次使钢球从斜槽上_ (选填“同一”或“不同”)位置由静止滚下,在白纸上记录钢球所经过的多个位置。d.以斜槽水平末端端口处小球球心在白纸上的投影点为坐标原点O,过O点画出竖直的y轴和水平的x轴。e.取下坐标纸,用平滑的曲线把这些印迹
10、连接起来,得到钢球做平抛运动的轨迹。f.根据钢球在竖直方向是自由落体运动的特点,在轨迹上取竖直位移为y、4y、9y的点,即各点之间的时间_,测量这些点之间的水平位移,确定水平方向分运动特点。g.结论:平抛运动在相等时间内水平方向_,平抛运动水平方向为_。(2)注意事项a.实验中必须调整斜槽末端的切线_,使小球做平抛运动(调节方法:将小球放在斜槽末端水平部分,若小球_,则斜槽末端水平)。b.背板必须处于竖直面内,固定时要用铅垂线检查坐标纸竖线是否竖直。c.小球每次必须从斜槽上_由静止释放,这样可以使小球每次的轨迹相同。d.坐标原点不是槽口的端点,应是小球出槽口时小球球心在背板上的投影点。e.小球
11、开始滚下的位置高度要适中,以使小球做平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜。6在验证动量守恒定律实验中,实验装置如图所示,两个小球a、b按照以下步骤进行操作:在平木板表面钉上白纸和复写纸,并将该木板竖直立于紧靠槽口处,使小球a从斜槽轨道上固定点处由静止释放,撞到木板并在白纸上留下痕迹O;将木板水平向右移动一定距离并固定,再使小球a从固定点处由静止释放,撞到木板上得到痕迹B;把小球b静止放在斜槽轨道水平段的最右端,让小球a仍从固定点处由静止释放,和小球b相碰后,两球撞在木板上得到痕迹A和C(1)在实验中,a、b两球直径d1、d2间的关系是d1_d2(选填“”“”“”“=”);(3)为了
12、完成本实验,测得a球和b球的质量分别为m1、m2,O点到A、B、C三点的距离分别为y1、y2、y3。若动量守恒,则需要验证的表达式为_,若两球发生弹性碰撞,则需要验证的表达式为_(填选项前的字母)A.m1y22=m1y32+m2y12 B.m1y2=m1y3+m2y1C.m1y2=m1y3+m2y1 D.m1y2=m1y3+m2y17做杂技表演的汽车从高台水平飞出,在空中运动后着地,一架照相机通过多次曝光,拍摄到汽车在着地前后一段时间内的运动照片如图所示(虚线为正方形格子)。已知汽车长度为3.6 m,相邻两次曝光的时间间隔相等,由照片可推算出汽车离开高台时的瞬时速度大小为_ m/s,高台离地面
13、的高度为_ m。(g取10 m/s2)8在一次郊外秋游活动中,看到一根排污管口在向外满口排出大量污水,如图所示。物理教师观察到附近有一根笔直的长度足够的竹竿,于是拿出一把量程足够的卷尺,要求同学利用竹竿和卷尺测出必要的数据估算管道排污量(所测数据都能在确保安全情况下完成,重力加速度为g)。(1)需要测量的数据是_(务必明确各数据的意义和字母符号);(2)试说明竹竿在测量操作中可能起到的作用:_;(3)根据所测量数据及符号写出每秒钟排污体积的表达式V=_。9某同学设计了一个研究平抛运动的实验装置,如图。在水平桌面上放置一个斜面,让钢球从斜面上由静止滚下,钢球滚过桌边后便做平抛运动。在钢球抛出后经
14、过的地方放置一块水平木板,木板由支架固定成水平,木板所在高度可通过竖直标尺读出,木板可以上下自由调节。在木板上固定一张白纸。该同学在完成装置安装后进行了如下步骤的实验:A实验前在白纸上画一条直线,并在线上标出a、b、c三点,且ab=bc=20.00cm,如下图;B让钢球从斜面上的某一位置由静止滚下,调节木板高度,使得钢球正好击中a点,记下此时木板与桌面的高度差h1=h;C让钢球从斜面上的同一位置由静止滚下,调节木板高度,使得钢球正好击中b点,记下此时木板与桌面的高度差h2=h+10.00(cm)D让钢球从斜面上的同一位置由静止滚下,调节木板高度,使得钢球正好击中c点,记下此时木板与桌面的高度差
15、h3=h+30.00(cm)(1)下列说法中正确的是_。A实验时应保持桌面水平B每次应使钢球从同一位置由静止开始释放C必须选择对钢球摩擦力尽可能小的斜面D必须选择对钢球摩擦力尽可能小的桌面(2)则该同学由上述测量结果即可粗测出钢球的平抛初速度大小v0=_m/s,钢球击中b点时其竖直分速度大小为vby=_m/s。已知钢球的重力加速度为g=10m/s2,空气阻力不计。(计算结果保留两位有效数字)10用传感器和计算机可以方便地描出做平抛运动的物体的轨迹,一种设计原理如图甲所示。物体A以某一初速度从O点水平抛出,它能够在竖直平面内向各个方向同时发射超声波脉冲和红外线脉冲,在它运动的平面内安放着超声-红
16、外接收装置B,B盒装有B1、B2两个超声-红外接收器,并与计算机相连,B1、B2各自测出收到超声脉冲和红外脉冲的时间差,并由此算出它们各自与物体A的距离。(1)为使运动轨迹更接近抛物线,物体A应选用下列哪种小球更合理 A小木球 B小钢球 C小皮球(2)如图乙所示,某实验小组让物体A在图示位置同时发射超声波脉冲和红外线脉冲,以抛出点O为坐标原点建立坐标系,若还测出了O点到B1、B2的距离,重力加速度未知,则由题中条件可以求出_。A物体A的初速度 B物体A的位置坐标C物体A的运动时间 D物体A此时的速度方向11在“探究平抛运动规律”的实验中,某同学采用图进行实验探究:(1)下列实验操作合理的有_。
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