【步步高 学案导学设计】2022学年高中物理 第一章 第3节 实验：研究平抛运动（课时二）课时作业 教科版必修2

课时二　实验：研究平抛运动1．描绘平抛运动的轨迹常用的有以下几种方法：(1)利用实验室的斜面小槽等器材．钢球从斜槽上滚下，冲过水平槽飞出后做__________运动，每次钢球都应从斜槽上的____________滚下．用铅笔描出小球经过的________．通过多次实验，在竖直白纸上记录钢球所经过的________，连起来就得到钢球做平抛运动的轨迹．(2)用细水柱显示平抛运动的轨迹．水从________的管口喷出，在空中形成弯曲的细水柱，设法把细水柱所显示的____运动的轨迹描在纸上．(3)用__________相机或__________摄像机记录平抛运动的轨迹．2．利用描迹法描出小球的运动轨迹，建立坐标系，测出轨迹曲线上某一点的坐标x和y，根据公式：x＝______________和y＝________，就可求得v0＝x，即为小球做平抛运动的初速度．3．在做“研究平抛运动”的实验时，可以通过描点法画出小球的平抛运动轨迹，并求出平抛运动的初速度．实验装置如图1所示．图1(1)实验时将固定有斜槽的木板放在实验桌上，实验前要检查木板是否水平，请简述你的检查方法：____________________________________.(2)关于这个实验，以下说法正确的是(　　)A．小球释放的初始位置越高越好B．每次小球要从同一高度由静止释放C．实验前要用重垂线检查坐标纸上的竖直线是否竖直D．小球的平抛运动要靠近但不接触木板【概念规律练】知识点一　仪器的选择及操作1．在做“研究平抛运动”实验时，(1)除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要的是________．A．游标卡尺B．秒表C．坐标纸D．天平E．弹簧秤F．重垂线(2)实验中，下列说法正确的是________．A．应使小球每次都从斜槽上相同的位置自由滑下B．斜槽轨道必须光滑8C．斜槽轨道末端可以不水平D．要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些E．为了比较准确地描出小球运动的轨迹，应该用一条曲线把所有的点连接起来2．在“探究平抛运动的运动规律”的实验中，可以描绘出小球平抛运动的轨迹，实验简要步骤如下：图2A．让小球多次从__________________位置滚下，记下小球碰到铅笔笔尖的一系列位置．B．按图2安装好器材，注意____________________________________，记下平抛初位置O点和过O点的竖直线．C．取下白纸，以O为原点，以竖直线为y轴建立坐标系，用平滑曲线画平抛运动物体的轨迹．完成上述步骤，将正确的答案填在横线上．知识点二　实验注意事项3．在用斜槽轨道做“研究平抛运动的规律”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹．为了能够较准确地描出其运动轨迹，下面列出了一些操作要求，其中正确的是(　　)A．通过调节斜槽使其末端切线水平B．每次释放小球的位置可以不同C．每次必须由静止释放小球D．小球运动时不应与木板上的白纸(或方格纸)相接触【方法技巧练】一、平抛运动初速度的求解方法4．图3甲是研究平抛运动的实验装置图，图乙是实验后在白纸上作的图和测得的数据．图3(1)图乙上标出了O点及Ox、Oy轴，请说明这两条坐标轴是如何作出的；(2)说明判断槽口切线是否水平的方法；8(3)实验过程中需经过多次释放小球才能描绘出小球运动的轨迹，进行这一实验步骤时应注意什么？(4)根据图乙给出的数据，计算此平抛运动的初速度v0.二、创新实验的设计方法5.图4试根据平抛运动原理设计“测量弹射器弹丸出射初速度”的实验方案．提供的实验器材为弹射器(含弹丸，见图4)、铁架台(带有夹具)、米尺．(1)画出实验示意图；8(2)在安装弹射器时应注意________________________________________________________________________；(3)实验中需要测量的量(并在示意图中用字母标出)为____________________________________________________________________________________________________；(4)由于弹射器每次射出的弹丸初速度不可能完全相等，在实验中应采取的方法是________________________________________________________________________；(5)计算公式为________________________________________________________________________．6．如图5所示，用底部带孔的玻璃试管和弹簧可以组装一个简易“多功能实验器”，利用该实验器，一方面能测弹簧的劲度系数，另一方面可测量小球做平抛运动的初速度．图5(1)用该装置测量弹簧劲度系数k时需要读出几次操作时的________________和________________，然后由公式____________________求出k的平均值．(2)使用该装置测量小球的初速度时，需要多次将弹簧的右端压到______(填“同一”或“不同”)位置．然后分别测出小球几次飞出后的______________和______________，再由公式________________求出初速度的平均值．1．在研究平抛运动的实验中，为减小空气阻力对小球运动的影响，应采用(　　)A．实心小铁球B．空心小铁球C．实心小木球D．以上三种小球都可以2．关于做“研究平抛运动”的实验时，下列说法正确的是(　　)A．实验目的之一是求当地重力加速度B．小球运动时，应与木板上的白纸相接触C．把小球位置记录在纸上后，应用平滑曲线连接D．在纸上记录小球的第一个位置，应尽量靠近坐标原点3．安装实验装置的过程中，斜槽末端的切线必须是水平的，这样做的目的是(　　)A．保持小球飞出时，速度既不太大，也不太小B．保证小球飞出时，初速度水平C．保证小球在空中运动的时间每次都相等D．保证小球运动的轨迹是一条抛物线4．在“研究平抛运动”的实验中，已备有下列器材：有孔的硬纸片、白纸、图钉、平板、铅笔、弧形斜槽、小球、刻度尺、铁架台，还需的器材有(　　)A．停表B．天平C．重垂线D．弹簧测力计5．数码相机大多具有摄像功能，每秒钟拍摄大约15帧照片，一同学用它拍摄小球从水平面飞出后做平抛运动的几张连续照片，下列处理正确的是(　　)A．只要测出相邻两照片上小球的距离，就能判断平抛运动的特点8B．只要测出相邻两照片上小球的水平距离，就能判断平抛运动在水平方向上的运动特点C．只要测出相邻两照片上小球的竖直距离，就能判断平抛运动在水平方向上的运动特点D．只要测出相邻两照片上小球的竖直距离，就能判断平抛运动在竖直方向上的运动特点6．在做“研究平抛运动”的实验时，下列说法正确的是(　　)A．安装斜槽和木板时，一定要注意木板是否竖直B．安装斜槽和木板时，只需注意小球不和木板发生摩擦C．每次实验都要把小球从同一位置由静止释放D．实验的目的是描出小球的运动轨迹，分析平抛运动的规律并求出平抛物体的初速度7．下列哪些因素会使“研究平抛运动”实验的误差增大(　　)A．小球与斜槽之间有摩擦B．安装斜槽时其末端不水平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较远8．如图6所示，图6在研究平抛运动时，小球A沿轨道滑下，离开轨道末端(末端水平)时撞开轻质接触式开关S，被电磁铁吸住的小球B同时自由下落．改变整个装置的高度H，做同样的实验，发现位于同一高度的A、B两个小球总是同时落地，该实验现象说明了A球在离开轨道后(　　)A．水平方向的分运动是匀速直线运动B．水平方向的分运动是匀加速直线运动C．竖直方向的分运动是自由落体运动D．竖直方向的分运动是匀速直线运动9．在研究平抛物体的运动的实验中，为了求平抛物体的初速度，需直接测的数据有(　　)A．小球开始滚下的高度B．小球在空中飞行的时间C．运动轨迹上某点P的水平坐标D．运动轨迹上某点P的竖直坐标题　号123456789答　案10．三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：图7(1)甲同学采用如图7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，改变小锤打击的力度，即改变8A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的末端可看作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在轨道出口处的水平初速度v0相等．现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两小球能以相同的初速度v0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)丙同学采用频闪摄影的方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＝1.25cm，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)课时二　实验：研究平抛运动课前预习练1．(1)平抛　同一位置　位置　位置　(2)水平　平抛　(3)数码　数码2．v0t　gt23．(1)将小球放在槽的末端任一位置(或木板上)，看小球能否静止(或用水平仪检查木板是否水平)　(2)BCD解析　(1)小球放在槽的末端任一位置都静止，说明末端切线水平．(2)下落高度越大，初速度越大，一是位置不好用眼捕捉观察估测，二是坐标纸上描出的轨迹图线太靠上边，坐标纸利用不合理，A错误；每次从同一高度释放，保证小球每次具有相同的水平初速度，B正确；木板要竖直且让球靠近但不接触木板，以减少碰撞和摩擦，C、D正确．课堂探究练1．(1)CF　(2)AD解析　本题考查的是仪器的选择和实验的注意事项．实验还需要的器材是坐标纸和重垂线，描出的轨迹在坐标纸上，方便数据处理，重垂线是用来确定竖直木板是否竖直并确定纵坐标轴的．做平抛运动的实验时，斜槽末端必须水平，以保证小球做平抛运动，使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下，以使小球在斜槽末端速度相同；在描画小球运动轨迹时，应用平滑的曲线连点，偏离轨迹较远的点可舍去．点评　注意事项口诀：斜槽末端要水平，每次放球位置同，确定小球位置准，描得轨迹方才行．2．斜槽上的相同　斜槽末端切线水平，方木板竖直且与小球运动轨迹所在竖直面平行解析　为保证小球的运动轨迹相同，应使小球每次做平抛运动的初速度相同，所以应让小球每次都从斜槽上的相同位置滚下，安装器材时应注意使斜槽末端水平，方木板竖直且板面与斜槽末端切线平行并紧靠斜槽末端放置．3．ACD　[因为平抛运动要求物体在抛出时必须具有水平方向的速度，因此必须保证斜槽末端水平，故A正确；在用描点法描绘平抛运动的轨迹时，每次只能描出一个点，应让小球多次沿同一轨道做同样的平抛运动，因此每次必须从同一位置由静止释放小球，故B错误，C正确；小球在下落过程中不能与白纸(或方格纸)相接触，否则由于摩擦或碰撞会改变小球平抛运动的轨迹，所以D正确．]4．见解析解析　(1)利用拴在槽口处的重垂线作出Oy轴，Ox轴与Oy轴垂直，O点在槽口上方r(小球半径)处．(2)将小球放在槽口的水平部分，小球既不向里滚也不向外滚，说明槽口末端是水平的．(3)应注意使小球每次都从轨道同一位置由静止释放．8(4)利用B点进行计算，由y＝，代入数据得：t＝＝0.30s，v0＝＝1.6m/s.5．见解析解析　根据研究平抛运动的实验和平抛运动的原理可知，使弹丸做平抛运动，通过测量下落高度可求出时间，再测出水平位移可求出弹丸出射初速度．(1)实验示意图如图所示：(2)弹射器必须保持水平；(3)弹丸下降的高度y和水平射程x；(4)在不改变高度y的条件下进行多次实验，测量水平射程x，得出水平射程x的平均值，以减小误差；(5)因为y＝gt2，所以t＝又因x＝v0t，故v0＝＝＝.6．(1)弹簧测力计的示数F　弹簧的伸长量Δx　k＝　(2)同一　水平位移x　竖直高度h　v0＝x课后巩固练1．A　[空气阻力对实心小铁球的影响相对较小．]2．C　[平抛实验的目的不是测重力加速度，A错；小球也不能与木板上的白纸相接触，B错．]3．B　[平抛运动就是要求小球离开斜槽时，初速度一定是水平的．]4．C5．BD　[我们研究平抛运动是采用运动的分解，分别在水平方向和竖直方向研究，所以需要测量水平间距和竖直间距，故选B、D.]6．ACD　[安装斜槽和木板时，木板要竖直，以保证描点准确，A正确，B错误；为保证小球每次做平抛运动的初速度相同，每次实验都要把小球从同一位置由静止释放，C正确；实验的目的是描出小球的运动轨迹，分析平抛运动的规律，进而求出初速度，D正确．]7．BC　[本实验的目的是描出平抛物体的运动轨迹，并求出平抛物体的初速度，实验中只要保证小球离开斜槽末端时的平抛初速度相等即可，因此，即使小球与斜槽之间有摩擦，只要保证小球每次从斜槽上滚下的初始位置都相同，平抛时的初速度就都相同，不会引起误差，A错误；如果安装斜槽时其末端不水平，小球的运动就不是平抛，会引起误差，B正确；建立坐标系时，应以斜槽末端小球球心所在的位置为坐标原点，否则会引起误差，C正确；计算初速度时，计算点距抛出点O越远，x、y值就越大，用刻度尺进行测量时，其误差越小，故D错误．]8．C　[由于B球做自由落体运动，A、B两球总是同时落地，说明A球在竖直方向上和B球做同样的运动，即也做自由落体运动，C正确，D错误；至于水平方向上A球做什么运动，该实验无法说明，A、B均错误．]89．CD　[由平抛运动规律，竖直方向y＝gt2，水平方向x＝v0t，因此v0＝x，可见只要测得轨迹上某点P的水平坐标x和竖直坐标y，就可求出初速度v0，故C、D正确．]10．(1)平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动(2)P球击中Q球　平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动(3)3.57×10－2　0.7解析　(1)甲图是通过实验来验证平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动．结论为：平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动．(2)乙图是通过实验来验证平抛运动的小球在水平方向上做匀速直线运动．结论为：P球击中Q球，平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动．(3)丙图是对平抛运动的图象进行分析处理的考查，且设置了一个陷阱：左上角不是平抛运动的起点．由竖直方向的位移之比为1∶2∶3，可判断左上角的那点并不是抛出点，所以在求解时，不能用2L＝v0t和L＝gt2直接得出答案．由题图可知，小球在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动．Δy＝gT2，即L＝gT2，T＝＝3.57×10－2s又因为2L＝v0T，故v0＝，代入数据，解得v0＝0.7m/s.8