2016-2017学年高中物理 第5章 曲线运动新人教版必修2_2

1 第 3 节 实验：研究平抛运动 基础夯实 1(多选)“在探究平抛物体的运动规律”实验的装置如图所示，在实验前应 ( )导 学 号 00820057 A将斜槽的末端切线调成水平 B将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行 C在白纸上记录斜槽末端槽口的位置 O，作为小球做平抛运动的起点和所建坐标系的 原点 D测出平抛小球的质量 答案：AB 解析：根据平抛运动的特点及实验要求知 A、B 正确。 2(多选)(唐山一中 20152016 学年高一下学期检测)如图所示，两个相同的弧形轨 道 M、 N，分别用于发射小铁球 P、 Q，两轨道上端分别装有电磁铁 C、 D，电磁铁 E 装在与 轨道 M 最低点等高处的某一水平位置。调 C、 D 高度，使 AC BD，将小铁球 P、 Q、 R 分别 吸在电磁铁 C、 D、 E 上，然后同时切断 C、 D 电源， P、 Q 从弧形轨道滚下，当小球 P 运动 到圆弧末端时由装置切断 E 电源，小球 R 开始下落，改变弧形轨道 M 的高度以及电磁铁 E 的位置，再进行若干次调整，经过多次实验发现， P、 Q、 R 三球同时在水平面相撞下列 说法和做法正确的是 ( )导 学 号 00820058 A实验说明小铁球 P 离开轨道做平抛运动的竖直方向的分运动是自由落体运动 B实验说明小铁球 P 离开轨道做平抛运动的水平方向的分运动是匀速直线运动 C若实验时发现小铁球 P、 R 在空中相撞而不能同时击中水平的小铁球 Q，为了三球 同时相撞，可以适当将电磁铁 E 向右移动一些 D若实验时发现小铁球 P、 R 在空中相撞而不能同时击中水平的小铁球 Q，为了三球 同时相撞，可以适当将电磁铁 E 向左移动一些 答案：ABC 解析： P 和 R 同时落地说明选项 A 正确； P 和 Q 同时在水平面相撞说明选项 B 正确； P 2 和 R 在空中相撞说明电磁铁 E 离轨道 M 近了，应将电磁铁向右移动一些，故选项 C 正确， D 错误。 3(1)在做“研究平抛运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下 列器材中还需要的是_。 导 学 号 00820059 A游标卡尺 B秒表 C坐标纸 D天平 E弹簧测力计 F重垂线 (2)实验中，下列说法正确的是( ) A应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下 B斜槽轨道必须光滑 C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 D斜槽轨道末端可以不水平 答案：(1)C、F (2)A、C 解析：(1)实验中需要在坐标纸上记录小球的位置，描绘小球的运动轨迹，需要利用重 垂线确定坐标轴的 y 轴。故 C、F 是需要的。 (2)使小球从斜槽上同一位置滑下，才能保证每次的轨迹相同，A 正确。斜槽没必要必 须光滑，只要能使小球滑出的初速度相同即可，B 错误。 实验中记录的点越多，轨迹越 精确，C 正确。斜槽末端必须水平，才能保证小球离开斜槽后做平抛运动，D 错误。 4图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图。 导 学 号 00820060 (1)实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线_。每次让小球从同一位 置由静止释放，是为了每次平抛_。 (2)图乙是正确实验取得的数据，其中 O 为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为 _m/s。 (3)在另一次实验中将白纸换成方格纸，每小格的边长 L5cm，通过实验，记录了小 球在运动途中的三个位置，如图丙所示，则该小球做平抛运动的初速度为 _m/s； B 点的竖直分速度为_m/s。 答案：(1)水平，初速度相同 (2)16m/s (3)15m/s 2m/s 解析：(2)方法一：取点(196,320)分析可得： 0196 98 t 032 v0t1 12 21 3 解得： v016m/s。 方法二：取点(441,480)分析可得： 0441 98 t 048 v0t2 12 2 解得： v016m/s。 (3)由图可知，物体上 A B 和由 B C 所用的时间相等，且有： y gT2 x v0T 解得： v015m/s vBy 2m/s。 yAC2T 5(江苏扬州中学 20152016 学年高一下学期检测)在做“研究平抛物体的运动”的 实验中，为了确定小球在不同时刻在空中所通过的位置，实验时用了如图所示的装置。 导 学 号 00820061 先将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸。将该木板 竖直立于水平地面上，使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞到木板并在白纸上 留下痕迹 A；将木板向远离槽口平移距离 x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小 球撞在木板上得到痕迹 B；又将木板再向远离槽口平移距离 x，小球再从斜槽上紧靠挡板处 由静止释放，再得到痕迹 C。若测得木板每次移动距离 x1000cm， A、 B 间距离 y1502cm， B、 C 间距离 y21482cm。请回答以下问题( g98m/s 2) (1)根据以上直接测量的物理量来求得小球初速度的表达式为 v0_。(用题中 所给字母表示)。 (2)小球初速度的值为 v0_m/s。 答案：(1) x (2)100 gy2 y1 解析：由于每次移动距离 x1000cm，所以小球从打 A 点到打 B 点与从打 B 点到打 C 点的时间相同，设此时间为 t。由于 y2 y1 gt2，且 y1502cm， y21482cm， g98m/s 2，所以 t 01s，故小球初速度 v0 y2 y1g x 100m/s。 xt gy1 y1 能力提升 4 1(河南师大附中 20152016 学年高一下学期检测)如图 1，某同学设计了一个研究 平抛运动的实验装置，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： 导 学 号 00820062 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，如图 2，量 出 ab 长度 L2000cm 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， 记下此时木板离地面的高度， h19000cm 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， 记下此时木板离地面的高度， h28000cm 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，记下此时木板离地面的高度， h36000cm 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 点时其速度大小为 v_m/s(空气阻力不计)。 答案：2；25 解析：由 h gT2，将 h01m 代入 得 T01s 由 v0 得 v0 m/s2m/s xT 0.20.1 击中 b 点时其竖直分速度 vy 15m/s h1 h32T 所以 vb 25m/sv2x v2y 2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，如图所示)、铁架台(带有夹具)、 米尺。 导 学 号 00820063 (1)画出实验示意图； (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_； 5 (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_。 答案：(1)如下图 (2)保持弹射器水平 (3)弹丸从弹出到落地水平位移为 x，下落高 度 y (4)多次实验，求平均值 (5) v0 x g2y 解析：根据研究平抛运动的实验原理及平抛运动的规律，可以使弹丸做平抛运动，通 过测量下落高度求出时间，再测出水平位移求出其平抛的初速度。 y gt2， t ，而 12 2yg x v0t，所以 v0 x xt g2y 3(河北冀州中学 20152016 学年高一下学期检测)某实验小组 同学在“研究平抛物体的运动”实验中，只画出了如图所示的曲线， 于是他在曲线上取水平距离 x 相等的三点 A、 B、 C，量得 x02m。又量出它们之间的竖直距离分别为 h101m， h202m，( g10m/s 2)利用这些数据，可求得： 导 学 号 00820064 (1)物体抛出时的初速度为_m/s； (2)物体经过 B 时竖直分速度为_m/s； (3)抛出点距 B 点的水平距离为_m，竖直距离为_m。 答案：(1)2 (2)15 (3)03；01125 解析：(1)由 h gT 2，得 T01s v0 2m/s xT (2)vBy 15m/s h1 h22T (3)抛出点距 B 点的时间 t 015s vByg 则抛出点距 B 点的水平距离 xB v0t03m 竖直距离 hB gt201125m 12 6 4(潍坊二中 20142015 学年高二上学期检测)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，拍摄得到汽车在着地前后一段时间内的运 动照片如图所示(第三个照片为汽车落地的瞬间，虚线格子为正方形)。已知汽车长度为 36m，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，高台离地面的高度为_m。(取 g10m/s 2)导 学 号 00820065 答案：12 1125 解析：由题意知，正方形的边长为 36m，由照片知，在曝光的时间间隔内，竖直位 移之差 y l36m，又 y gT2， 所以，曝光时间 T s06s， yg 3.610 曝光时间内汽车的水平位移为 2l72m 所以 v0 m/s12m/s， 2lT 7.20.6 第二次曝光时汽车的竖直分速度 vy m/s9m/s， 3l2T 33.620.6 此时，汽车下落的时间 t1 s09s， vyg 910 从开始到落地的总时间 t2 t1 T15s， 故高台离地面的高度 h gt 1015 2m1125m。 12 2 12 5如图所示为喷出细水流的数码相片，照片中刻度尺的最小刻度为毫米，细水流是水 平喷出的，试根据该照片研究： 导 学 号 00820066 7 (1)已知水流做平抛运动的水平分运动是匀速直线运动，找出研究其竖直分运动的方法， 并证明竖直分运动是自由落体运动； (2)若 g10m/s 2，试求水流喷出的速度。 答案：(1)见解析 (2)0447m/s 解析：(1)根据水平方向是匀速运动，可以按水平方向距