【导学案】2021年高中物理人教版必修二教师用书-5.3-实验：研究平抛运动-配套练习

1.在“争辩平抛运动”的试验中,为减小空气阻力对小球的影响,选择小球时应选择()。A.实心小铁球B.空心铁球C.实心小木球 D.以上三种球都可以【解析】质量大而体积小的金属球受空气阻力的影响相对较小。【答案】A2.在安装“争辩平抛物体的运动”试验的装置的过程中,斜槽末端的切线必需是水平的,这样做的目的是()。A.保证小球飞出时,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【解析】斜槽末端切线必需水平是为了确保初速度水平,以满足平抛运动的条件。【答案】B3.在做“争辩平抛运动”试验时,坐标纸应当固定在竖直的木板上。图中所示坐标纸的固定状况与斜槽末端的关系正确的是()。【解析】斜槽末端应水平,且与坐标纸平行,故只有C项符合要求。【答案】C4.图示是某次试验中用频闪照相方法拍摄的小球(可视为质点)做平抛运动的闪光照片。假如图中每个方格的边长l表示的实际距离和闪光频率f均为已知量,那么在小球的质量m、平抛的初速度大小v0、小球通过P点时的速度大小v和当地的重力加速度值g这四个未知量中,利用上述已知量和图中信息()。A.可以计算出m、v0和v B.可以计算出v、v0和gC.只能计算出v0和v D.只能计算出v0和g【解析】竖直方向:据Δy=5l-3l=gT2可求出g。水平方向:v0==,P点竖直方向分速度vy==,故P点速度大小v=。无法求出小球质量【答案】B5.在探究平抛运动的规律时,可以选用下列各种装置图,以下操作合理的是()。A.选用装置图1争辩平抛物体竖直分运动,应当用眼睛看A、B两球是否同时落地B.选用装置图2要获得稳定的细水柱所显示的平抛轨迹,竖直管上端A肯定要低于水面C.选用装置图3要获得钢球的平抛轨迹,每次不肯定要从斜槽上同一位置由静止释放钢球D.除上述装置外,也能用数码照相机拍摄钢球做平抛运动时每秒15帧的录像来获得平抛轨迹【解析】小球下落的速度快,落地是瞬间完成的,眼睛的辨别率低,不能推断出小球落地的先后挨次,应听声音,选项A错误;随瓶内液体高度的下降,液体产生的压强与瓶内气体产生的压强之和小于外界大气压强时,外界气体在大气压作用下就进入瓶内,使瓶口处液体内压强总是保持基本与大气压强相等,这样细水柱可以匀速流出,平抛运动的初速度不变,选项B正确;只有每次从同一高度释放钢球,钢球才具有相同的初速度,选项C错误;获得了每秒15帧的录像就等同于做平抛运动试验时用描迹法得到的运动轨迹,同样可以探究平抛运动的规律,选项D正确。【答案】BD6.为了争辩平抛运动在竖直方向或者水平方向上的运动规律,试验者在水平匀速飞行的航模飞机上每隔相等的时间间隔落下一个小球。假如不计空气阻力,则下列说法中正确的是()。A.该飞机和这些小球在空中的连线是竖直直线,说明平抛运动水平方向上的分运动是匀速直线运动B.该飞机和这些小球在空中的连线是倾斜直线,说明平抛运动水平方向上的分运动是匀速直线运动C.该飞机和这些小球在空中的连线是竖直直线,说明平抛运动竖直方向上的分运动是自由落体运动D.该飞机和这些小球在空中的连线是抛物线,说明平抛运动是匀加速曲线运动【解析】小球脱离飞机后,由于惯性而做平抛运动,水平方向与飞机的速度相同,所以各小球都应在飞机的正下方,故选项A正确。【答案】A7.利用频闪照相可以精确地争辩平抛运动。图示是用频闪照相方法拍摄的照片。图中A、B、C为3个同时由同一点动身的小球。AA'为A球在光滑水平面上以速度v运动的轨迹;BB'为B球以速度v被水平抛出后的运动轨迹;CC'为C球自由下落的运动轨迹。通过分析上述3条轨迹可得出的结论是。【解析】依据题图可知,在相同的时间内,B球的水平位移与A球的水平位移相同,故可推断B球在水平方向上做与A球相同的匀速直线运动;在相同的时间内,B球的竖直位移皆与C球的竖直位移相同,故可推断B球在竖直方向上做与C球相同的自由落体运动。【答案】B球做平抛运动,其水平方向为匀速直线运动,竖直方向为自由落体运动8.图示是测量子弹离开枪口时速度的装置,子弹从枪口水平射出,在飞行途中穿过两块竖直平行放置的薄板P、Q,穿过薄板前后的速度不变,两板相距为L,P板距枪口为s。测出子弹穿过两薄板时留下的C、D两孔间的高度差为h,不计空气及薄板阻力,依据以上给出的数据,求出子弹离开枪口时的速度v0=。【解析】设子弹从枪口O到C所用时间为t1,从O到D所用时间为t2,子弹的初速度为v0,则s=v0t1s+L=v0t2,h=g(-)联立以上三式得v0=。【答案】9.(1)用描迹法探究平抛运动的规律时,应选用下列器材中的()。A.铁架台、方木板、斜槽、小球、秒表、米尺、三角尺、重垂线、细线、白纸、图钉和带孔卡片B.铁架台、方木板、斜槽、小球、天平、秒表、米尺、三角尺、重垂线、细线、白纸、图钉和带孔卡片C.铁架台、方木板、斜槽、小球、千分尺、秒表、米尺、三角尺、重垂线、细线、白纸、图钉和带孔卡片D.铁架台、方木板、斜槽、小球、米尺、三角尺、重垂线、细线、白纸、图钉和带孔卡片(2)某同学在做“争辩平抛运动”的试验中,遗遗忘下小球做平抛运动时的起点位置,O为物体运动一段时间后的位置,取为坐标原点,平抛的轨迹如图所示,依据轨迹的坐标求出物体做平抛运动的初速度v0=m/s。(取g=10m/s2)【解析】(1)争辩平抛运动的规律的试验中,不需要测时间、不需要测小球的质量和直径,故选项D正确。(2)小球在竖直方向做自由落体运动,在任意连续的相等时间内的位移差相等,即Δh=gt2;在水平方向上有x=v0t,联立以上两式可求得初速度v0=1.0m【答案】(1)D(2)1.0甲10.在用斜槽做“争辩平抛运动”试验中,某同学在建立直角坐标系时,有一处失误。假设他在安装试验装置和进行其余的操作时精确     无误。(1)观看图甲可知,他的失误之处是。(2)他依据记录建立坐标系,运用教材中的试验原理测得的平抛初速度值与其真实值相比(填“偏大”“相等”或“偏小”)。乙【解析】(1)坐标系原点应建在刚要飞离斜槽槽口的小球重心处,即在槽口正上方r(r为小球半径)处,而该同学却错误地将坐标原点取在槽口处。(2)如图乙所示,正确的坐标系横轴应建立在x'处,原点应在O'处。在轨迹上取点P,其坐标值真实值为(x',y'),测量值为(x,y),其中y'>y,x'=x。由于t测=,t真=,所以t测<t真。而v测=,v真=,因此v测>v真。【答案】(1)错误地将坐标原点取在槽口处(2)偏大甲11.某同学做平抛物体运动的试验时,不慎未定好原点,只画了竖直线,而且只描出了平抛物体的后一部分轨迹。如图甲所示,现依此图加一把刻度尺,则应如何计算出平抛物体的初速度v0?乙【解析】为了求出平抛物体的初速度,要画出三条间距均为Δx且平行于y轴的竖直线,与轨迹分别交于A、B、C三点,如图乙所示。然后分别过A、B、C三点画三条水平线,设A、B两点间竖直距离为y1,A、C两点间竖直距离为y2,依据以上数据就可计算出v0。设t为相邻两点的时间间隔,则有Δy=yBC-yAB=gt2即(y2-y1)-y1=gt2又Δx=v0t,即v0=联立解得v0=Δx。【答案】见解析12.有人想设计制作一“平抛运动扫描仪”,所用的器材有:已用过的医用吊针(整套,如图甲所示)、竖直木板1块、厚为0.5cm的光滑小木条、钉子、白纸1张、图钉4枚、小钢球1个、圆珠笔笔筒(下面部分)1个、重垂线、直尺甲(1)证明从针头滴出的水滴的出口速度大小是不变的。(2)请你帮他设计这一“平抛运动扫描仪”,并写出试验方案和步骤。【解析】(1)要证明从针头出来的全部水滴速度大小不变,只要证明针头处的压强在出水过程中是不变的即可。打开塑料管上的开关,待流出一部分水达到稳定后,瓶口处的压强总是等于外界大气压强,针头处A的压强pA=p0+ρgh,从理论上可以证明水滴从A处喷出来的速率v=,只要瓶中的水未滴完,则h不变,所以v不变。(2)设计方案和步骤:①将染有红墨水的水装入吊瓶中,并将开关合上;②在竖直放置的木板左端上方水平地钉好小木条(以小钢球放在其上不左右滚动为准);③将吊瓶用铁架台挂在木