【物理】2020届一轮复习人教版实验：研究平抛运动学案

【物理】2020届一轮复习人教版实验：研究平抛运动学案

‎2020届一轮复习人教版 实验：研究平抛运动 学案 ‎1．实验原理 使小球做平抛运动，利用描迹法描绘小球的运动轨迹，建立坐标系，测出轨迹曲线上某一点的坐标x和y，由公式：x＝v0t和y＝gt2，可得v0＝x.‎ ‎2．实验器材（以斜槽法为例）‎ 斜槽（带小球）、木板及竖直固定支架、白纸、图钉、重垂线、三角板、铅笔、刻度尺．‎ ‎3．实验步骤（以斜面小槽法为例）‎ ‎（1）将带有斜槽轨道和方木板的竖直固定支架固定在实验桌上,轨道末端切线水平。‎ ‎（2）用图钉将坐标纸固定于竖直木板的左上角,把木板调整到竖直位置,使板面与小球的运动轨迹所在平面平行且靠近,把小球放在槽口处,用铅笔记下小球在槽口（轨道末端）时球心在木板上的投影点O,O点即为坐标原点,用重垂线画出过坐标原点的竖直线,作为y轴,画出水平方向的x轴。‎ ‎（3）将小球从斜槽上某一位置由静止滑下,小球从轨道末端射出,先用眼睛粗略确定做平抛运动的小球在某一x值处的y值,然后让小球由同一位置自由滚下,在粗略确定的位置附近用铅笔较准确地描出小球通过的位置,并在坐标纸上记下该点。用同样的方法确定轨迹上其他各点的位置。（不同的器材方法有所不同）‎ ‎（4）取下坐标纸,将坐标纸上记下的一系列点,用平滑曲线连起来,即得到小球平抛运动轨迹。‎ ‎（5）从曲线上选取六个不同点,测出它们的坐标值。‎ ‎（6）根据坐标,结合公式x=v0t和 y=gt2 求出小球平抛运动的初速度,并计算其平均值。‎ ‎1．实验注意事项 ‎（1）固定斜槽时，要保证斜槽末端的切线水平，保证小球的初速度水平．‎ ‎（2）固定木板时，木板必须处在竖直平面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行，固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直．‎ ‎（3）小球每次从斜槽上的同一位置由静止释放，为此，可在斜槽上某一位置固定一个挡板．‎ ‎（4）要在斜槽上适当高度释放小球，使它以适当的水平初速度抛出，其轨迹由木板左上角到达右下角，这样可以减小测量误差．‎ ‎（5）坐标原点不是槽口的端点，应是小球出槽口时球心在木板上的投影点．‎ ‎（6）计算小球的初速度时，应选距抛出点稍远一些的点为宜．以便于测量和计算． ‎ ‎6．在做研究平抛运动的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球平抛运动的轨迹。‎ ‎（1）为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出一些操作要求，将你认为正确选项的前面字母填在横线上：_________‎ A．通过调节使斜槽的末端保持水平 B．每次释放小球的位置必须不同 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 E.将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线 F.斜槽必须光滑 ‎（2） 某同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图所示的“小球做平抛运动”的照片。图中每个小方格的边长为10cm，则由图可求得拍摄时每________s曝光一次，该小球平抛运动的初速度为__________m/s，该小球运动到图中位置2时速度大小为_______m/s，（g取10m/s2）。‎ ‎【答案】（1）ACD （2） 0.1s 2m/s 2.5m/s ‎ ‎【解析】为了使小球做平抛运动，斜槽的末端需水平．故A正确．为了使小球平抛运动的初速度相等，每次从同一位置由静止释放小球，与斜面是否光滑无关，故B错误，CF正确．小球运动时不应与木板上的白 ‎7．如图所示，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：‎ A．让小球多次从___________释放，在一张印有小方格的纸上记下小球经过的一系列位置，如图3中a、b、c、d所示．‎ B．按图安装好器材，注意斜槽末端切线水平，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．‎ ‎（1）完成上述步骤，将正确的答案填在横线上．‎ ‎（2）上述实验步骤的合理顺序是________________．‎ ‎（3）已知图中小方格的边长L=1.25 cm，则小球平抛的初速度为v0=______________（用L、g表示），其值是______________．（取g=9.8 m/s2）‎ ‎（4）b点的速度vb=__________________.（用L、g表示）‎ ‎【答案】（1）同一位置静止; （2） BAC; （3） ; 0.7m/s; （4） ; ‎ ‎【解析】（1）因为要得到相同的初速度，应使得小球从同一点由静止释放；‎ ‎（2）遵循向安装后实验的规律，则正确的步骤应该是：BAC ‎（4）物体在b点时竖直方向的速度 ‎ 所以b点的速度为 ‎ ‎8．图是研究平抛运动的实验装置示意图，桌面上的小球经压缩状态的弹簧弹开后，飞出桌面做平抛运动。撞到带有白纸和复写纸的竖直长木板上，并留下痕迹A。重复实验，木板依次后退水平距离相同，都为x，小球撞在木板上，留下痕迹B、C，测量A、B、C点到同一点O的距离y1、y2、y3，其中O点与小球抛出时圆心位置等高 ‎（1）关于此实验，以下说法正确的是_________ ‎ A． 重复实验时，必须将弹簧压缩到同一位置，再释放小球 B． 桌面必须保证严格水平 C． 桌面必须尽量光滑，多次重复实验 D． 一定会有y1: y2: y3=1: 4: 9‎ ‎（2）利用题目中所给数据，可得到平抛运动的初速度为v0=_______（已知当地重力加速度为g）‎ ‎【答案】（1）AB （2） ‎ ‎9．在“研究平抛运动”实验中：‎ ‎（1）下列做法正确的是　__________（填序号）‎ A.通过凋节使斜槽的末端保持水平 ‎ 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．斜槽必须是光滑的 E．用折线将记录的小钢球运动点迹连接起来，就得到小钢球运动的轨迹 ‎（2）如图建立坐标系，测出A、B、C三个点的坐标，则小钢球运动的初速度_____m/s．（g=10m/s2）‎ ‎【答案】 （1）AC （2）1.5 ‎ ‎【解析】（1）为了保证小球做平抛运动，斜槽末端必须水平，故A正确；而为了让小球每次做同样的平抛运动，小球每次应从同一位置由静止滚下，故B错误，C正确；小球在运动中摩擦力每次都相同，到达斜槽底端的速度都相同即可，故不需光滑，故D错误；为了得出更符合实际的轨迹，应尽量多的描出点，用光滑的曲线连接起来，故E错误；故选AC； （2）因两段对应的水平距离相等，故两段运动的时间相等，而竖直位移分别为：10cm和20cm；故在竖直方向由△h=gt2可得 水平速度 ‎10．在做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画小球作平抛运动的轨迹并计算初速度．‎ ‎（1）为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上：（____）‎ A．通过调节使斜槽的末端保持水平 ‎ B．应该利用天平测出小球的质量 C．毎次释放小球应该给小球初速度 ‎ D．毎次释放小球的位置必须相同 E．应该用秒表测出小球运动的时间 F．将球的位置记录在纸上后，取下纸，用一条折线将所有点连起来 ‎（2）如图所示，为一小球做平抛运动的闪光照片的一部分．图中背影方格的边长均为5cm，如果取g=10m/s2，那么：‎ 闪光周期是________ s；频率是_____　Hz；‎ ‚小球平抛的初速度大小是　____　m/s；‎ ƒ小球从抛出点运动到B点所需的时间为　____　s：‎ ‎„小球做平抛运动的抛出点到A点的竖直距离为____cm．‎ ‎【答案】（1）AD; （2）0.1; 10; （3） 1.5; （4） 0.2; （5） 5; ‎ F. 将球经过不同高度的位置记录在纸上后，取下纸，平滑的曲线把各点连接起来，将偏离较远的点要大胆舍去，故F错误；故选AD。‎ ‎11．研究平抛运动的实验装置如图所示 （1） 下面的一些操作要求正确的是____________。‎ A．每次释放小球的位置必须相同 B．每次必须从静止开始释放小球 C．记录小球位置用的凹槽必须每次严格地等距下降 D．将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线 ‎（2）实验时已测出小球半径为r，则记录小球做平抛运动的坐标原点位置应是___________。‎ A．斜槽末端O点 B．斜槽末端O点正上方r处 C．斜槽末端O点正前方r处 D．斜槽末端O点正上方r处在木板上的投影点 ‎【答案】（1）AB （2） D ‎ ‎【解析】 （1）AB、因为要画同一运动的轨迹，必须每次释放小球的位置相同，且由静止释放，以保证获得相同的初速度，故A、B正确；C、因平抛运动的竖直分运动是自由落体运动，在相同时间里，位移越来越大，因此木条（或凹槽）下降的距离不应是等距的，故C错误；D、将球经过不同高度的位置记录在纸上后，取下纸，平滑的曲线把各点连接起来，故D错误；故选AB；‎ ‎（2） 小球对应的球心位置为平抛运动的坐标原点位置，即在槽口O点上方r 处，即为球心在竖直平板上的水平投影点，故D正确，A、B、C错误；‎ 故选D。‎ ‎12．在做研究平抛运动的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球平抛运动的轨迹。‎ ‎（1）为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出一些操作要求，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上：_____________。‎ ‎（a）通过调节使斜槽的末端保持水平 （b）每次释放小球的位置必须不同 ‎（c）每次必须由静止释放小球 ‎（d）记录小球位置用的木条（或凹槽）每次必须严格地等距离下降 ‎（e）小球运动时不应与木板上的白纸（或方格纸）相接触 ‎（f）将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线 ‎（2）若用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长为L，小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则小球从平抛的初速度大小为v0=___________（用L、g表示）‎ ‎【答案】（1）a c e； （2） ‎ ‎（2）由图示方格纸可知，xab=xbc=2L，由于小球在水平方向作匀速直线运动，由x=v0t可知，小球从a到b的运动时间与从b到c的运动时间相等；yab=L，ybc=2L，小球在竖直方向上做自由落体运动，由匀变速运动的特点可知：ybc-yab=gt2，即gt2=L，则t=，小球的初速度； ‎ ‎2．（1）研究平抛运动，下面哪些做法可以减小实验误差_________‎ A．使用密度大、体积小的钢球 B．实验时，让小球每次都从同一高度由静止开始滚下 C．尽量减小钢球与斜槽间的摩擦 D．使斜槽末端的切线保持水平 ‎（2）某同学设计了如图的实验：将两个倾斜滑道固定在同一竖直平面内，最下端水平，滑道2与光滑水平板吻接.把两个质量相等的小钢球，从斜面的同一高度由静止开始同时释放，则他将观察到的现象是_________，这说明________.‎ ‎（3）如图所示为一小球做平抛运动的单光照相照片的一部分，图中背景方格的边长均为20cm，如果取g=10m/s2，那么：‎ ‎①照相机的闪光频率是_________Hz；‎ ‎②小球运动中水平分速度的大小是________m/s；‎ ‎③小球经过B点时的速度大小是_________m/s.‎ ‎【答案】 （1）ABD； （2）球1落到光滑水平板上并击中球2； 平抛运动在水平方向上是匀速直线运动；（3） 5Hz； 3m/s； 5m/s ‎（2） 两钢球从斜面的同一高度由静止同时释放，球1离开斜面后做匀速直线运动，球2做平抛运动，水平方向速度相同，观察到的现象是球1落到光滑水平板上并击中球2，说明平抛运动在水平方向上是匀速直线运动；‎ ‎（3） 在竖直方向上由△x=aT2可以求得闪光周期为：‎ 所以频率为： ‎ 故小球初速度为：‎ 小球在B点竖直方向的速度为 ‎ 所以小球在B点的速度为。‎ ‎3．在做“研究平抛运动”的实验时，通过描点法画出小球平抛运动的轨迹，并求出平抛运动的初速度，实验装置如图甲所示．‎ ‎（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，以下说法中正确的是________．‎ 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线是否竖直 D．小球的平抛运动要靠近木板但不接触 ‎（3）在做“研究平抛运动”的实验时，坐标纸应当固定在竖直的木板上，图中坐标纸的固定情况与斜槽末端的关系正确的是___________‎ ‎ ‎ ‎（4）某同学在描绘平抛运动轨迹时，得到的部分轨迹曲线如图乙所示．在曲线上取A、B、C三个点，测量得到A、B、C三点间竖直距离h1＝10.20 cm，h2＝20.20 cm，A、B、C三点间水平距离x1＝x2＝x＝12.40 cm，g取10 m/s2，则物体平抛运动的初速度v0的计算式为____________（用字母h1、h2、x、g表示），代入数据得其大小为____________m/s.‎ ‎【答案】 （1）将小球放在水平木板的任意位置，小球静止不动，则木板水平 （2）BCD （3）C （4）v0＝x 　 1.24‎ ‎（3）斜槽末端是水平的，小球做平抛运动，要分解为水平和竖直方向的分运动，故方格纸应该水平竖直，坐标原点应该与小球在斜槽末端静止时在木板上的投影重合。故C项正确。‎ ‎（4）小球在竖直方向做匀变速直线运动，连续相等时间内的位移差为常数，因此有：，所以：‎ ‎，小球平抛运动的初速度大小为，代入数据，解得：‎ ‎。‎ ‎4．“研究平抛物体运动”的实验装置图，通过描点画出平抛小球的运动轨迹．‎ ‎（1）以下是实验过程中的一些做法，其中合理的是（______）‎ A．安装斜槽轨道，使其末端可以不水平 B．每次小球释放的初始位置可以任意选择 C．每次小球应从同一高度由静止释放 D．为描出小球的运动轨迹，描绘的点可以用折线连接 ‎（2）在做“研究平抛物体的运动”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（______）‎ A．秒表 B．刻度尺 C．天平 D．弹簧秤 ‎【答案】 （1） C （2）B ‎【解析】（1） A、安装斜槽时，斜槽末端需保持水平，保证初速度水平，故A错误． B、C、只有每次小球静止释放初位置相同，小球平抛的初速度才相同，故B错误，C正确．D、应用平滑的曲线描点构成抛物线，故D错误．故选C．‎ ‎5．（1）在实验室做常规实验时经常用到“重物”，有时还需要用“重物” 改变小车的质量，请为下列实验从图中选择正确的“重物”（填编号，可能多选）：‎ ‎①验证机械能守恒定律 _________；‎ ‎②探究小车加速度与力、质量的关系 _________。‎ ‎（2）某同学设计了一个研究平抛运动初速度的实验装置，如图2所示。在水平桌面上放置一个斜面，让钢球从斜面上滚下，钢球滚过桌边后便做平抛运动，他把桌子搬到竖直墙附近，使做平抛运动的钢球能打在附有白纸和复写纸的墙上，记录钢球的落点，改变桌子和墙的距离，就可以得到多组数据。（3）如果该同学第一次让桌子紧靠墙壁，从斜面上某一位置静止释放钢球，在白纸上得到痕迹A。以后每次将桌子向后移动距离x=10.00cm，重复刚才的操作，依次在白纸上留下痕迹B、C、D，测得 B、C间距离y2=14.58cm，C、D间距离y3=24.38cm，根据以上直接测量的物理量得小球平抛的初速度为v0=______（用x、y2、y3、g表示），小球下落BC高度所用时间t= ____s；若痕迹D刚好位于墙脚，桌子的高度为______m。（②问的计算结果都保留两位有效数字，g取9.80m/s2）‎ ‎【答案】 （1） A BC （2） 0.1 0.44m ‎【解析】（1）①验证机械能守恒时，只需要一个重物即可，所以选A；②探究小车加速度与力、质量的关系时，要改变重物的质量改变小车的质量，要通过改变钩码的个数改变拉力大小，所以选BC。‎ ‎（2）在竖直方向上，根据y3−y2＝gT2，解得：t=0.1s，在水平方向上：，解得：，代入解得：v0=1.0m/s。由题可知：△h=y3-y2=24.38-14.58=9.8cm；则：AB=14.58-9.8=4.78cm；因此桌子的高度，即为AD间距为：AD=4.78+14.58+24.38=43.74cm≈0.44m。‎ ‎6．（1）在下列实验中，需要平衡摩擦力的实验有______（填字母）。‎ A．探究求合力的方法 B．探究加速度与力、质量的关系 C．探究小车速度随时间变化的规律 D．探究做功与物体速度变化的关系 ‎（2）图甲是“研究平抛运动”的实验装置图，为了完成实验，除了图甲中的仪器外，还必须在图乙中选取的仪器有_____（填字母）。以下是实验过程中的一些做法，其中合理的有_____（填字母）。‎ A．每次必须由静止释放小球 B．调节斜槽轨道，使其末端保持水平 C．每次小球释放的初始位置可以任意选择 D．实验所用的斜槽要尽量的光滑，以减小摩擦 ‎【答案】 （1）BD （2）AD , AB