
專(zhuān)題強(qiáng)化 實(shí)驗(yàn):探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)
1.(2023·南通市高一期末)用如圖甲所示的裝置“探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”,M為斜槽,N為水平放置的可上下調(diào)節(jié)的傾斜擋板。(1)除了硬背板(含固定支架)、小球、斜槽M、鉛垂線、傾斜的擋板N、鉛筆、圖釘、白紙、復(fù)寫(xiě)紙之外,下列器材中還需要的是____。A.秒表 B.刻度尺C.天平 D.彈簧測(cè)力計(jì)
本實(shí)驗(yàn)需要刻度尺測(cè)量長(zhǎng)度,不需要秒表,時(shí)間由位移計(jì)算,不需要天平和彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量質(zhì)量和重力,故選B。
(2)本實(shí)驗(yàn)需要選擇合適的點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)O,建立直角坐標(biāo)系,下列選項(xiàng)中,原點(diǎn)選擇正確的是____。
小球從斜槽末端位置開(kāi)始做平拋運(yùn)動(dòng),所以平拋運(yùn)動(dòng)的初位置為小球在斜槽末端球心的投影點(diǎn)。故選C。
(3)實(shí)驗(yàn)中得到的軌跡如圖乙,其中O點(diǎn)為平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn),重力加速度g取9.8 m/s2,根據(jù)圖中給出的數(shù)據(jù)可得小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度v0=_____ m/s。
2.(2023·成都市高一校考)在“研究小球平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中:(1)如圖甲所示的演示實(shí)驗(yàn)中,A、B兩球同時(shí)落地,說(shuō)明_____。A.平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上為自由落體 運(yùn)動(dòng)B.平拋運(yùn)動(dòng)的飛行時(shí)間只由高度決定C.平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上為勻速直線運(yùn)動(dòng)D.平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是一條拋物線
如題圖甲所示的演示實(shí)驗(yàn)中,小錘擊打彈性金屬片,B球水平拋出,同時(shí)A球被松開(kāi),做自由落體運(yùn)動(dòng),A、B兩球同時(shí)落地,說(shuō)明B球在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與A球相同,即平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上為自由落體運(yùn)動(dòng),A正確,B、C、D錯(cuò)誤。
(2)某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖乙的實(shí)驗(yàn):將兩個(gè)斜滑道固定在同一豎直面內(nèi),末端水平,滑道2與光滑水平板銜接,把兩個(gè)質(zhì)量相等的小鋼球,從斜面的同一高度由靜止同時(shí)釋放,觀察到兩球在水平面相遇,這說(shuō)明____________________________________。
動(dòng)在水平方向上為勻速直線運(yùn)動(dòng)
如題圖乙所示,把兩個(gè)質(zhì)量相等的小鋼球,從斜面的同一高度由靜止同時(shí)釋放,觀察到兩球在水平面相遇,這說(shuō)明平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上為勻速直線運(yùn)動(dòng)。
(3)該同學(xué)采用頻閃照相機(jī)拍攝到小球做平拋運(yùn)動(dòng)的照片如圖丙所示,圖中背景正方形方格的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)=4.9 cm,A、B、C是小球的三個(gè)位置,取g=9.80 m/s2,照相機(jī)拍攝時(shí)每隔_____s曝光一次;小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度v0=_____m/s,小球運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)的豎直分速度vCy=______m/s。
由題圖丙可知,小球在豎直方向上有Δh=5L-3L=gT2
照相機(jī)拍攝時(shí)每隔0.1 s曝光一次。小球在水平方向有Δx=v0T=3L
所以小球在C點(diǎn)時(shí)豎直方向的分速度vCy=vBy+gT=1.96 m/s+9.8×0.1 m/s=2.94 m/s。
3.(2023·成都市高一期中)在學(xué)習(xí)完平拋運(yùn)動(dòng)一節(jié)內(nèi)容后,某中學(xué)的一名同學(xué)想利用平拋運(yùn)動(dòng)來(lái)測(cè)量本地的重力加速度,實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。為確定平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡,該同學(xué)利用手機(jī)連拍功能,根據(jù)拍攝的照片,在坐標(biāo)紙上描出小球在不同時(shí)刻的位置,已知手機(jī)啟動(dòng)連拍功能時(shí),每秒可以拍攝50張照片。(1)關(guān)于此實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法正確的一項(xiàng)是____。A.應(yīng)保證斜槽軌道末端水平B.必須保證斜槽軌道光滑C.實(shí)驗(yàn)前應(yīng)測(cè)出小球的質(zhì)量才能測(cè)出重力加速度D.為減小實(shí)驗(yàn)誤差,可以選用乒乓球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
為使小球做平拋運(yùn)動(dòng),應(yīng)保證斜槽軌道末端水平,故A正確;只需保證小球從斜槽同一位置釋放,即可保證小球在斜槽軌道末端速度相等,斜槽軌道不必光滑,故B錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)前不需要測(cè)出小球的質(zhì)量,故C錯(cuò)誤;若選乒乓球,受阻力影響太大,故D錯(cuò)誤。
(2)該同學(xué)在完成某次實(shí)驗(yàn)后,根據(jù)照片順序,每5張照片選取一張,然后將選出的照片中小球的位置描到同一張坐標(biāo)紙中,如圖乙為軌跡中截取出來(lái)的一部分,根據(jù)該圖,可求出小球拋出時(shí)的水平初速度大小為_(kāi)_____m/s,過(guò)B點(diǎn)時(shí)豎直方向的速度大小為_(kāi)_____m/s(第二空保留2位小數(shù))。
(3)可測(cè)得,本地的重力加速度大小為_(kāi)____m/s2。
根據(jù)yBC-yAB=gT2
4.(2022·瀘州市高一期末)某物理興趣小組在做探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)時(shí),使小球做平拋運(yùn)動(dòng),用頻閃照相機(jī)對(duì)準(zhǔn)方格背景照相,拍攝到了如圖所示的照片,已知每個(gè)小方格邊長(zhǎng)為9.8 cm,當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間=9.8 m/s2。(1)若以拍攝的第“1”點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),水平向右和豎直向下為平面直角坐標(biāo)系坐標(biāo)軸的正方向,則沒(méi)有被拍攝到的小球(在圖中沒(méi)有方格的區(qū)域內(nèi))位置“4”坐標(biāo)為_(kāi)____[用圖中格數(shù)表示坐標(biāo),例如圖中標(biāo)記為“2”的小球坐標(biāo)為(2,1)];
小球在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),所以相鄰兩點(diǎn)間的水平距離等于2個(gè)小方格的邊長(zhǎng),小球在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng),根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律可知相鄰兩次曝光時(shí)間內(nèi)小球的豎直距離之差恒定,為1個(gè)小方格的邊長(zhǎng),由此可推知小球位置“4”坐標(biāo)為(6,6)。
(2)該照相機(jī)的頻閃頻率為_(kāi)____ Hz;
設(shè)該照相機(jī)頻閃時(shí)間間隔為T(mén),則根據(jù)前面分析可得Δy=L=gT2,解得T=0.1 s
(3)小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小為_(kāi)_____ m/s。
5.(2022·涼山高一期中)某實(shí)驗(yàn)小組用頻閃照相的方法研究平拋運(yùn)動(dòng)。該組同學(xué)得到小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中O、a、b、c四個(gè)點(diǎn),以O(shè)為原點(diǎn),以水平方向?yàn)閤軸,豎直方向?yàn)閥軸,其他點(diǎn)的坐標(biāo)位置如圖所示,不計(jì)空氣阻力。根據(jù)圖像中的數(shù)據(jù)可知(g=10 m/s2):(1)小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為_(kāi)____ m/s;
由題圖可知a、b、c三點(diǎn)相鄰兩點(diǎn)間水平距離相同,則相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔相同,均設(shè)為T(mén),根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有Δy=y(tǒng)bc-yab=gT2=0.1 m解得T=0.1 s
(2)小球過(guò)b點(diǎn)的速度為_(kāi)_____ m/s;
(3)小球拋出點(diǎn)的坐標(biāo)為_(kāi)___________________。
(-10 cm,-1.25 cm)
小球從拋出點(diǎn)到b點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間為
小球拋出點(diǎn)的橫坐標(biāo)為x=xb-v0t=-10 cm
即小球拋出點(diǎn)的坐標(biāo)為(-10 cm,-1.25 cm)。
6.(2023·綿陽(yáng)中學(xué)高一期中)某學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)研究平拋運(yùn)動(dòng)。如圖所示,彎曲軌道AB固定在水平桌面上,在離軌道邊緣B不遠(yuǎn)處有一可移動(dòng)的豎直平面abcd,平面中心豎直線標(biāo)有刻度,0刻度線與桌面邊緣平齊。以邊緣B正下方的O點(diǎn)為原點(diǎn)建立水平x軸。實(shí)驗(yàn)時(shí),將豎直平面移動(dòng)到x軸上某處,從固定立柱處由靜止釋放體積很小的鋼珠,鋼珠從B點(diǎn)離開(kāi)后擊中中心豎直線某點(diǎn),記錄刻度值y;改變x,重復(fù)實(shí)驗(yàn)。(1)研究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí),下述條件對(duì)減小誤差沒(méi)有幫助的是____。A.彎曲軌道邊緣保持水平B.彎曲軌道盡量光滑C.保持平面abcd與水平面垂直
彎曲軌道邊緣保持水平,能保證小球離開(kāi)軌道后做平拋運(yùn)動(dòng),故對(duì)減小誤差有幫助,A正確,不符合題意;本實(shí)驗(yàn)只需要保證每次小球平拋的初速度相同即可,軌道光滑對(duì)減小實(shí)驗(yàn)誤差沒(méi)有幫助,B錯(cuò)誤,符合題意;保持豎直平面abcd與水平面垂直,刻度值y才表示豎直位移,故對(duì)減小誤差有幫助,C正確,不符合題意。
(2)如圖所示的圖像中,能正確反映y與x的關(guān)系的是____。
可知y與x2成正比,C圖像符合題意,故選C。
(3)若某次將鋼珠從固定立柱處由靜止釋放,記錄鋼珠擊中中心豎直線的刻度,記為y;將豎直平面向遠(yuǎn)離B方向平移10.00 cm,再次將鋼珠從固定立柱處由靜止釋放,記錄鋼珠擊中中心豎直線的刻度為y1=y(tǒng)+5.02 cm;將豎直平面再向遠(yuǎn)離B方向平移10.00 cm,讓鋼珠從固定立柱處由靜止釋放,記錄鋼珠擊中中心豎直線的刻度為y2=y(tǒng)+19.84 cm。鋼珠的初速度大小為v0=______m/s(g取9.8 m/s2,保留兩位有效數(shù)字)。
設(shè)鋼珠水平運(yùn)動(dòng)10 cm的時(shí)間為t,則有Δx=10 cm=v0t,Δy=(y2-y1)-(y1-y)=gt2聯(lián)立解得v0=1.0 m/s
(4)若實(shí)驗(yàn)過(guò)程中平面abcd以相同的角度向左傾斜會(huì)使得v0測(cè)量值_____(選填“偏大”或“偏小”)。
若實(shí)驗(yàn)過(guò)程中平面abcd以相同的角度向左傾斜,水平位移相同的情況下,會(huì)使豎直位移y的測(cè)量值偏大,導(dǎo)致v0的測(cè)量值偏小。
7.(2023·成都樹(shù)德中學(xué)高一???(1)關(guān)于“研究物體平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法正確的是______。A.小球與斜槽之間有摩擦?xí)龃髮?shí)驗(yàn)誤差B.安裝斜槽時(shí)其末端切線應(yīng)水平C.小球必須每次從斜槽上同一位置由靜止開(kāi)始釋放D.小球在斜槽上釋放的位置離斜槽末端的高度盡可能低一些E.將木板校準(zhǔn)到豎直方向,并使木板平面與小球下落的豎直平面平行
小球與斜槽之間有摩擦,不會(huì)增大實(shí)驗(yàn)誤差,故A錯(cuò)誤;研究平拋運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵地方是要保證小球能夠水平飛出,只有水平飛出時(shí)小球才做平拋運(yùn)動(dòng),則安裝實(shí)驗(yàn)裝置時(shí),斜槽末端切線必須水平是為了保證小球飛出時(shí)初速度水平,故B正確;由于要記錄小球的運(yùn)動(dòng)軌跡,必須重復(fù)多次,才能畫(huà)出幾個(gè)點(diǎn),因此為了保證每次平拋的軌跡相同,所以要求小球每次從同一高度由靜止釋放,故C正確;
小球釋放位置離斜槽末端位置太低,小球平拋的初速度會(huì)很小,作圖時(shí)偶然誤差對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響會(huì)增大,故D錯(cuò)誤;根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)可知其運(yùn)動(dòng)軌跡在豎直平面內(nèi),因此在實(shí)驗(yàn)前,應(yīng)使用重垂線調(diào)整面板在豎直平面內(nèi),即要求木板平面與小球下落的豎直平面平行,故E正確。
(2)“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)的裝置如圖甲所示。小球從斜槽上滾下,經(jīng)過(guò)水平槽飛出后做平拋運(yùn)動(dòng)。每次都使小球從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下,在小球運(yùn)動(dòng)軌跡的某處用帶孔的卡片迎接小球,使小球恰好從孔中央通過(guò)而不碰到邊緣,然后對(duì)準(zhǔn)孔中央在白紙上記下一點(diǎn)。通過(guò)多次實(shí)驗(yàn),在豎直白紙上記錄小球所經(jīng)過(guò)的多個(gè)位置,用平滑曲線連起來(lái)就得到小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。①在此實(shí)驗(yàn)中,檢查斜槽末端是否水平的方法是___________________________________。
小球放在斜槽末端任意位置靜止不動(dòng)
在此實(shí)驗(yàn)中,檢查斜槽末端是否水平的方法是小球放在斜槽末端任意位置靜止不動(dòng)。
②如圖乙所示是在實(shí)驗(yàn)中記錄的一段軌跡。已知小球是從原點(diǎn)O水平拋出的,經(jīng)測(cè)量A點(diǎn)的坐標(biāo)為(40 cm,20 cm),g取10 m/s2,則小球平拋的初速度v0=_____m/s,B點(diǎn)的橫坐標(biāo)為xB=60 cm,則B點(diǎn)的縱坐標(biāo)為yB=_____m。
③一同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中采用了如下方法:如圖丙所示,斜槽末端的正下方為O點(diǎn)。用一塊平木板附上復(fù)寫(xiě)紙和白紙,豎直立于正對(duì)槽口前的O1處,使小球從斜槽上某一位置由靜止?jié)L下,小球撞在木板上留下痕跡A。將木板向后平移至O2處,再使小球從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下,小球撞在木板上留下痕跡B。O、O1間的距離為x1,O、O2間的距離為x2,A、B間的高度差為y。則小球拋出時(shí)的初速度v0為_(kāi)___。
根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,可知x1=v0t1,x2=v0t2
8.(2022·成都七中高一階段練習(xí))圖甲是“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)裝置,斜槽末端口N與小球Q離地面的高度均為H,實(shí)驗(yàn)時(shí),當(dāng)小球P從斜槽末端飛出與擋片相碰時(shí),立即斷開(kāi)電路使電磁鐵釋放小球Q,發(fā)現(xiàn)兩小球同時(shí)落地,改變H的大小,重復(fù)實(shí)驗(yàn),P、Q仍同時(shí)落地。(1)下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)條件的說(shuō)法,正確的有_____。A.斜槽軌道末段N端必須水平B.斜槽軌道必須光滑C.小球P可以從斜槽上不同的位置無(wú)初速度釋放D.小球P每次必須從斜槽上相同的位置無(wú)初速度釋放
為了保證小球離開(kāi)斜槽末端時(shí)的初速度的方向沿水平方向,斜槽軌道末段N端必須水平,A正確;斜槽軌道光滑與否對(duì)實(shí)驗(yàn)沒(méi)有影響,B錯(cuò)誤;這個(gè)實(shí)驗(yàn)只驗(yàn)證豎直方向是自由落體運(yùn)動(dòng),水平速度無(wú)影響,不需要每次水平初速度相同,可以在不同位置釋放小球,C正確,D錯(cuò)誤。
(2)該實(shí)驗(yàn)結(jié)果可表明_____。A.兩小球落地速度的大小相同B.兩小球在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等C.小球P在豎直方向的分運(yùn)動(dòng)與小球Q的運(yùn)動(dòng) 相同D.小球P在水平方向的分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)
該實(shí)驗(yàn)結(jié)果可表明小球P在豎直方向的分運(yùn)動(dòng)與小球Q的運(yùn)動(dòng)相同,且兩小球同時(shí)落地,故兩小球在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等,A、D錯(cuò)誤,B、C正確。
(3)若用一張印有小方格(小方格的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)=2.5 cm)的紙記錄小球P的軌跡,小球平拋運(yùn)動(dòng)途中的幾個(gè)位置如圖乙中的a、b、c、d所示,重力加速度g=10 m/s2。則小球P在b點(diǎn)的瞬時(shí)速度的大小為v0=______ m/s。若以a點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),水平向右為x軸,豎直向下為y軸,則拋出點(diǎn)的坐標(biāo)為_(kāi)_______________________(結(jié)果以厘米為單位)。
(-2.5 cm,-0.312 5 cm)
小球P在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng),在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),在豎直方向,根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論可得Δy=gT2
根據(jù)公式,可得水平方向的速度為
則小球P在b點(diǎn)的瞬時(shí)速度的大小為
所以,小球運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)時(shí),豎直方向的位移為
解得y=2.812 5 cm小球運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)時(shí),水平方向的位移為x=vxt
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