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三实验:探究平抛运动的特点

(25分钟40分)

1.(6分)利用图甲装置研究平抛运动规律,用小锤敲击弹性金属片,小球A就沿水平方向飞出做平抛运动;同时B球被松开,做自由落体运动。图乙是该装置某次实验的高速数码连拍照片,该相机每秒能拍摄20次,图中背景是边长为l=0.049m的正方形,分析照片。

(1)能说明A球在竖直方向做自由落体运动的证据是;(2分)?

答案:(1)同一时刻两球处于同一高度

【解析】(1)本实验中A做平抛运动,B做自由落体运动,同一时刻两球处于同一高度,说明竖直方向运动情况相同,所以A竖直方向的分运动是自由落体运动;

(2)能说明A球在水平方向做匀速直线运动的证据是;(2分)?

答案:(2)小球A在相邻两个位置的水平距离相等

【解析】(2)小球A在相邻两个位置的水平距离相等,说明水平方向做匀速直线运动;

(3)小球平抛运动的初速度大小是m/s。(结果保留到小数点后两位)(2分)?

答案:(3)0.98

【解析】(3)相机每秒能拍摄20次,则照片中相邻小球间的时间间隔为T=120s=0.05s,由于小球A在水平方向做匀速直线运动,则其水平方向初速度为v0=lT=0.

2.(8分)(2024·天津武清区高一检测)在“探究平抛运动的特点”实验中,某实验小组进行了如下实验:

(1)如图1所示,在探究平抛运动水平分运动的特点时,下列器材中除木板、小球、斜槽、铅笔、刻度尺、图钉、白纸和复写纸之外,还需要的有(选填“弹簧测力计”“重垂线”或“天平”)。(2分)?

答案:(1)重垂线

【解析】(1)本实验不需要测量力和质量,需要重垂线确定竖直方向,故还需要的是重垂线。

A.斜槽轨道要尽量光滑

B.斜槽轨道末端要保持切线水平

C.保证小球每次从斜槽上相同的位置由静止开始运动

(2)(多选)为了描绘出平抛运动轨迹,下列实验操作说法正确的是。(3分)?

答案:(2)B、C

【解析】(2)为使小球每次从斜槽上飞出,做平抛运动的初速度相等,需保证小球每次从斜槽上相同的位置由静止开始运动,斜槽轨道不需要光滑,故A错误,C正确;为使小球每次从斜槽上飞出,做平抛运动的初速度水平,斜槽轨道末端要保持切线水平,故B正确。

(3)在另一次实验中将白纸换成方格纸,每小格的边长L=5cm,通过实验记录了小球在运动途中的三个位置,如图2所示,则该小球做平抛运动的初速度为

m/s。(g取10m/s2,结果保留两位有效数字)(3分)?

答案:(3)1.5

【解析】(3)小球做平抛运动,根据匀变速直线运动的推论有yBC-yAB=2L=gT2可得相邻两计数点的时间间隔为T=0.1s;小球做平抛运动的初速度为v0=3LT=3×0

3.(9分)三位同学根据不同的实验条件,进行“探究平抛运动规律”的实验。

(1)甲同学采用图(1)所示的装置。用小锤击打弹性金属片,金属片把A球沿水平方向弹出,同时B球被松开,自由下落,观察到两球同时落地,改变小锤打击的力度,即改变A球被弹出时的速度,两球仍然同时落地,这说明。(2分)?

A.A球运动的竖直方向分运动是自由落体运动

B.A球运动的水平方向分运动是匀速直线运动

C.A球运动可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

答案:(1)A

【解析】(1)在同一高度,同一时刻开始做平抛运动的小球与做自由落体运动的小球总是同时落地,说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动。故选A。

(2)乙同学采用图(2)所示的装置。两个相同的弧形轨道M、N,分别用于发射小铁球P、Q,其中N的末端与可看作光滑的水平板相切;两轨道上端分别装有电磁铁C、D;调节电磁铁C、D的高度,使AC=BD,从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初速度v0相等。现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上,然后切断电源,使两小铁球能以相同的初速度v0同时分别从轨道M、N的下端射出。实验可观察到的现象应是。?

仅仅改变弧形轨道M的高度(保持AC不变),重复上述实验,仍能观察到相同的现象,这说明。(4分)?

答案:(2)铁球P、Q同时到达水平轨道上的同一位置相碰铁球P的水平分运动为匀速直线运动

【解析】(2)实验可观察到的现象是铁球P、Q同时到达水平轨道上的同一位置相碰。小球P从M轨道抛出后做平抛运动,小球Q从N轨道抛出后做匀速直线运动,两球发生碰撞,这说明铁球P的水平分运动为匀速直线运动。

(3)丙同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图(3)所示的“小球做平抛运动”的照片。图