【例1】在做"研究平抛物体的运动"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做平抛运动的轨迹,为了能较准确的描绘运动轨迹,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.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(或坐标纸)相接触
F.将球的位置记录在纸上后,取下纸,利用直尺将点连成折线
【思路分析】保证小球做平抛运动必须通过调节使斜槽的末端保持水平,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,记录小球位置用的木条(或凹槽),不必严格的等距离下降,因为本实验要求只描绘运动轨迹,研究其运动规律是从轨迹上研究,实验要求小球滚下时不能碰到木板平面,避免因摩擦而使运动轨迹改变,最后轨迹应连成平滑的曲线.
【答案】ACE
【类题总结】解决平抛实验问题时,要特别注意实验的注意事项。在平抛运动的规律探究活动中不一定局限于课本实验的原理,要注重学生对探究原理的理解。
【例2】如图5-4-1所示为用频闪摄影方法拍摄的三个同时由同一点出发的小球的运动情况,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。通过分析上述三条轨迹可得出结论 。
【思路分析】将B球与A球相比较,可以看出在同一时刻,在水平方向上B球与A球在相同位置,说明B球水平方向上与A球的运动是相同的,即在水平方向上B球做匀速直线运动。将B球与C球的运动相比较,B球在竖直方向上的位置与C球是相同的,即在竖直方向上B球与C球是相同的,即在竖直方向上B球做自由落体运动。
【答案】在竖直方向上B球做自由落本运动。
【类题总结】利用频闪照片分析平抛运动的合运动与分运动的关系,是本章考题的常见形式,分析时重在掌握频闪的导时性拍摄
【例3】小球做平抛运动,用一张印有小方格的纸记录其轨迹,若小球在平抛运动途中的几个位置如图5-4-4中的a、b、c、d 所示,则小球平抛的初速度v_0是多大?(其中小方格的边长l=1.25cm,g=9.8m/s^2)
【思路分析】利用平抛运动的特点,由竖直方向球的两点间的时间间隔,再由水平的位移间隔可求得水平速度。
【答案】v_o=0.70m/s
由图可知,小球在水平方向上做匀速运动,在竖直方向上做自由落体运动.
△y=gt^2, 即l=gt^2 ①
又∵2l=v_o t ②
上二式解得:v_o=2√lg
代入l、g值得:v_o=0.70m/s
【类题总结】本题考查的是通过对图象的深入分析,了解学生对平抛运动规律的理解程度.由竖直方向的位移之比为l:2:3,可判断a点不是抛出点,所以在求解时不能用2l=v_o t和l=1/2 gt^2得出答案。
【例4】下列哪些因素会使"探究平抛物体的运动"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
【思路分析】小球与斜槽之间有摩擦,只要保证小球每次从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。如果仔细考查一下小球在斜槽中的运动,实验中要求"应使小球每次从槽上滚下时开始的位置都相同",目的就是要保证小球离开斜槽末端时的平抛初速度相等..其中竖直高度、水平位移均由刻度尺进行测量的,计算点距抛出点O越远,误差越小。如果安装斜槽时其末端不水平,其运动就不是平抛而是斜抛运动,会引起误差。应以斜槽末端小球重心所在的位置为坐标原点,否则会引起误差。取值范围越大,误差越小.
【答案】BC
【类型总结】实验操作的要求是根据实验原理和要达到的精度而设置的,要确定每一个操作是否正确必须从实验原理入手思考.例如,研究平抛物体的运动,实验操作必须保证小球做平抛运动;要描写平抛物体的运动轨迹,必须是同一个运动过程物体经过的位置的连线。 1(1)在本实验中,如果小球每次从斜槽滚下的初始位置不同,则下列说法中错误的是( )
A.小球平抛的初速度不同
B.小球每次做不同的抛物线运动
C.小球在空气中运动的时间每次均不同
D.小球通过相同的水平位移所用时间均不同
1(2)在做"研究平抛物体的运动"实验时,下列说法正确的是( )
A.安装有斜槽的木板时,一定要注意木板是否竖直
B.安装有斜槽的木板时,只要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 水平分运动的规律
2(1)某同学设计了如图5-4-2的实验:将两个光滑的斜滑道固定在同一个竖直面内、最下端水平,把两个相同的小钢球从斜面的同一高度由静止释放,滑道2与光滑平板吻合,则他将观察到的现象是
这说明: 。
2(2)"在探究平抛物体的运动规律"实验的装置如图5-4-3所示,在实验前应( )
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
3(1)在"研究平抛物体运动"的实验中,某同学只记录了A、B、C三点,各点的坐标如图5-4-5所示,则物体运动的初速度为 m/s,开始平抛的初始位置的坐标为
(单位为cm)。
3(2)某同学在做研究平抛运动的实验时,忘记记下斜槽末端位置,图5-4-6中的A点为小球运动一段时间后的位置,他便以A点为坐标原点,建立了水平方向和竖直方向的坐标
轴,得到如图5-4-6所示的图象,试根据图象求出小球做平抛运动的初速度.(g取10m/s2)
4. 在用斜槽"探究平抛运动的规律"的实验中,某同学在建立坐标系时有一处失误.设他在安装实验装置和进行其余的操作时准确无误:
(1)观察如图5-4-8可知,他的失误之处是 ;
(2)他根据记录建立坐标系,运用教材实验原理测得的平抛初速度值与其真实值相比
(选填"偏大"、"相等"或"偏小").
{超越课堂}
〖基础巩固〗
1.关于平抛运动,下列说法正确的是( )
A.平抛运动是匀变速运动
B.平抛运动是非匀变速运动
C.可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动
D.落地时间和落地时的速度只与抛出点的高度有关
2.在探究平抛物体运动的实验中,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
3.火车做匀速直线运动,一人从窗口伸出手释放一物体,不计空气阻力,在地面上的人看到该物体 ( )
A.做自由落体运动
B.因惯性而向车前进的反方向沿抛物线落下
C.将以此时火车的速度为初速度做平抛运动
D.将向前下方做匀加速直线运动
4.做"研究平抛物体的运动"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
5.在探究平抛物体运动的实验中,如果小球每次从斜槽上不同位置释放,则各次相比不相同的是 ( )
A.小球的初速度
B.小球的运动轨迹
C.小球的下落时间
D.小球通过相同水平位移所用的时间
6.水平匀速飞行的飞机上,每隔相等的时间落下一个小球,如果不计空气阻力,每一个小球在空中运动的轨迹及这些
小球在空中的连线将分别是( )
A.抛物线、倾斜直线 B.竖直直线、倾斜直线
C.抛物线、竖直直线 D.竖直直线、折线
7."研究平抛物体的运动"实验中,为了描出物体的运动轨迹,实验应有下列各个步骤:
A.以O为原点,画出与y轴相垂直的水平x轴.
B.把事先做好的有缺口的纸片用手按在竖直木板上,使由斜槽上滚下抛出的小球正好从纸片的缺口中通过,用铅笔在白纸上描下小球穿过这个缺口的位置.
C.每次都使小球从斜槽上固定的标志位置开始滚下,用同样的方法描出小球经过的一系列位置,并用平滑的曲线把它们连接起来,这样就描出了小球做平抛运动的轨迹.
D.用图钉把白纸钉在竖直木板上,并在木板的左上角固定好斜槽.
E.把斜槽末端距离一个小球半径处定为O点,在白纸上把O点描下来,利用垂锤线在白纸上画出过O点向下的竖直线,定为y轴.
在上述实验中,缺少的步骤F是 ;
正确的实验步骤顺序是 。
〖能力提升〗
8.〖易错题〗为了准确地测出平抛轨道上某点的坐标,需要注意的是( )
A.选距原点近一些的点
B.应正确标出平抛小球的球心在木板上的水平投影点
C.用重锤线准确地确定纵轴
D.选距原点远一些的点
9.〖易错题〗在"探究平抛运动的规律"实验中,如果小球每次从斜槽滚下的初始位置不同,则下列说法中错误的是( )
A.小球平抛的初速度不同
B.小球每次做不同的抛物线运动
C.小球在空中运动的时间每次均不同
D.小球经过相同的水平位移的时间均不同
10.〖概念理解题〗物体做平抛运动时,描述物体在竖直方向的分速度v_y(取向下为正)随时间变化的图象是图5-4-9中的( )
11. 〖应用题〗在研究平抛运动的实验中,某同学只在竖直板面上记下了重垂线y的方向,但忘了记下平抛的初位置,在坐标纸上描出了一段曲线的轨迹,如图5-4-10所示,现在曲线上取A、B两点量出它们到y轴的距离,AA'=〖x_`〗_1,BB'=x_2,以及AB的竖直距离h,用这些可以求得小球平抛时初速度为 .
12.〖实验题〗试根据平抛运动原理设计"测量弹射器弹丸射出的初速度"的实验方案.提供的实验器材为弹射器(含弹丸,如图5-4-11)、铁架台(带有夹具)、米尺。
(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 ;
(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 .
13.〖应用题〗图5-4-12是用闪光照相法测平抛物体的初速度时,用10次/秒的闪光照相机对正在做平抛运动的球拍摄的照片,背景是每格边长为5cm的正方形格子,求小球的初速度.能否用此照片求出当地的重力加速度?如能,根
据该照片求出的重力加速度的数值是多少?
〖思维拓展〗
14.〖创新题〗如图5-4-13所示,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做同样的实验,发现A、B两球总是同时落地。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
15. 〖应用题〗一个同学"研究平抛物体运动"的实验,只在纸上记下重锤y方向,忘记在纸上记下斜槽末端位置,并只在坐标纸上描如图5-4-14所示曲线,现在我们在曲线上取A、B两点,用刻度尺分别量出它们到y的距离AA'=x_1,BB'=x_2,以及AB的竖直距离h,从而求出小球抛出时的初速度v_o为( )
A.√((x_2^2-x_1^2 )g/2h) B.√(〖(x_2 〖-x〗_1)〗^2 g/2h)
C.(x_2+x_1)/2 √(g/2h) D. (x_2-x_1)/2 √(g/2h)
16.〖实验题〗一农用水泵的出水管是水平的.当水泵工作时,水流从整个水管中流出.现给你一个钢卷尺和游标卡尺,进行必要的测量估算出水泵的流量.需测量的物理量是① 、② 、③ ,计算流量的表达式Q= 。
17.〖探究题〗如图5-4-15是用频闪照片研究平抛物体运动时,拍射的自由落体运动和平抛运动在不同时刻的一幅照片.照片中同一时刻,自由落体运动小球的位置与平抛运动小球的位置之连线与自由落体小球的轨迹不垂直.试分析造成这种现象可能的原因是什么?