2020高中物理 第五章 曲線運(yùn)動 第三節(jié) 實驗：研究平拋運(yùn)動學(xué)案 新人教版必修2

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1、第三節(jié)　實驗：研究平拋運(yùn)動 1．學(xué)會用實驗的方法描繪平拋運(yùn)動的軌跡，掌握描跡法、頻閃照相法等探究實驗的常用方法。 2．會判斷平拋運(yùn)動的軌跡是不是拋物線。 3．學(xué)會根據(jù)物體做平拋運(yùn)動的軌跡來計算物體的速度和尋找拋出點(diǎn)。 1.實驗原理 (1)驗證平拋運(yùn)動的軌跡是不是拋物線 ①用描跡法(或頻閃照相法)得到物體平拋運(yùn)動的軌跡。 ②建立坐標(biāo)系，如果軌跡上各點(diǎn)的y坐標(biāo)與x坐標(biāo)間的關(guān)系具有y＝ax2的形式(a是一個常量)，則軌跡是一條拋物線。 (2)計算平拋物體的初速度 ①測出軌跡上某點(diǎn)的坐標(biāo)x、y。 ②由平拋運(yùn)動的位移公式x＝v0t和y＝gt2，可得v0＝x。 2．實驗方案

2、 方案一：鋼球描跡法(后面重點(diǎn)用方案一) 如圖甲所示，鋼球從斜槽上滾下，沖過水平槽飛出后做平拋運(yùn)動。設(shè)法用鉛筆描出小球經(jīng)過的位置。 方案二：噴水描跡法 如圖乙所示，倒置的飲料瓶內(nèi)裝著水，瓶塞內(nèi)插著兩根兩端開口的細(xì)管，其中一根彎成水平，且水平端加接一段更細(xì)的硬管作為噴嘴。水從噴嘴中射出，在空中形成彎曲的細(xì)水柱，它顯示了平拋運(yùn)動的軌跡。設(shè)法將它描在背后的紙上，進(jìn)行分析處理。 方案三：頻閃照相法 數(shù)碼相機(jī)每秒拍下小球做平拋運(yùn)動時的十幾幀或幾十幀照片，將照片上不同時刻的小球的位置連成平滑曲線便得到了小球的運(yùn)動軌跡。如圖丙所示。 3．實驗器材(方案一) 斜槽、小球、方木板、鐵架

3、臺、白紙、圖釘、重垂線、三角板、鉛筆、刻度尺。 課堂任務(wù)　探究過程·獲取數(shù)據(jù) 仔細(xì)觀察下列圖片，認(rèn)真參與“師生互動”。 活動1：本實驗的研究對象是誰？ 提示：小球。 活動2：要在白紙上畫什么？ 提示：描出小球做平拋運(yùn)動的軌跡，并進(jìn)行研究。 活動3：要研究哪些問題？ 提示：一看小球的軌跡是不是拋物線，二是求出小球平拋運(yùn)動的初速度。 活動4：本實驗的實驗步驟是什么？ 提示：(1)安裝調(diào)整：按圖所示安裝實驗裝置，使斜槽末端水平(小球在斜槽末端點(diǎn)恰好靜止)，白紙用圖釘固定在方木板上。 (2)建坐標(biāo)系：以水平槽末端端口上小球球心在白紙上的水平投影點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)O

4、，過O點(diǎn)在白紙上畫出豎直的y軸和水平的x軸。 (3)畫位置點(diǎn)：使小球從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下，把筆尖放在小球可能經(jīng)過的位置上，如果小球運(yùn)動中碰到筆尖，就用鉛筆在該位置畫上一點(diǎn)。用同樣方法，在小球運(yùn)動路線上描下若干點(diǎn)。 (4)描軌跡圖：將白紙從木板上取下，從O點(diǎn)開始通過畫出的若干點(diǎn)描出一條平滑的曲線，如圖所示。 活動5：本實驗中有哪些注意事項？ 提示：(1)實驗中必須調(diào)整斜槽末端的切線水平(將小球放在斜槽末端水平部分，若小球靜止，則斜槽末端水平)。 (2)方木板必須處于豎直平面內(nèi)，且y軸必須豎直。 (3)小球每次必須從斜槽上同一位置由靜止釋放。 (4)坐標(biāo)原點(diǎn)不是槽口的端點(diǎn)，應(yīng)是

5、小球在槽口時球心在木板白紙上的水平投影點(diǎn)。 (5)小球開始滾下的位置高度要適中，以使小球做平拋運(yùn)動的軌跡由坐標(biāo)紙的左上角一直到達(dá)右下角為宜。 課堂任務(wù)　分析數(shù)據(jù)·得出結(jié)論 活動1：判斷平拋運(yùn)動的軌跡是否為拋物線的方法有哪幾種？ 提示：如圖所示，在x軸上作出等距離的幾個點(diǎn)A1、A2、A3…，向下作垂線，垂線與拋體軌跡的交點(diǎn)記為M1、M2、M3…，用刻度尺測量各點(diǎn)的坐標(biāo)(x，y)。 (1)代數(shù)計算法：將某點(diǎn)(如M3點(diǎn))的坐標(biāo)(x，y)代入y＝ax2求出常數(shù)a，再將其他點(diǎn)的坐標(biāo)代入此關(guān)系式看看等式是否成立，若等式對各點(diǎn)的坐標(biāo)都近似成立，則說明所描繪的曲線為拋物線。 (2)

6、圖象法：建立y-x2坐標(biāo)系，根據(jù)所測量的各個點(diǎn)的x坐標(biāo)值計算出對應(yīng)的x2值，在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，連接各點(diǎn)看是否在一條過原點(diǎn)的直線上，若大致在一條過原點(diǎn)的直線上，則說明平拋運(yùn)動的軌跡是拋物線。 活動2：如何計算平拋運(yùn)動初速度？ 提示：在小球平拋運(yùn)動軌跡上選取分布大致均勻的六個點(diǎn)——A、B、C、D、E、F，用刻度尺、三角板測出它們的坐標(biāo)(x，y)，并記錄在下面的表格中，已知g值，利用公式y(tǒng)＝gt2和x＝v0t，求出小球做平拋運(yùn)動的初速度v0，最后算出v0的平均值。 活動3：如何判斷O點(diǎn)是否是拋出點(diǎn)？ 提示：在如圖所示的軌跡上選取A、B、C三點(diǎn)，使OA、AB、BC的水平距離相等，則說明O

7、到A、A到B、B到C的時間相等，過A、B、C三點(diǎn)作水平線和y軸相交，得出A、B、C三點(diǎn)的縱坐標(biāo)值yA、yB、yC。如果yA∶yB∶yC＝1∶4∶9，則說明O點(diǎn)為拋出點(diǎn)，若不滿足上述比例關(guān)系，則說明O點(diǎn)不是拋出點(diǎn)。 課堂任務(wù)　誤差分析·實驗創(chuàng)新 　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．安裝斜槽時，其末端切線不水平，導(dǎo)致小球離開斜槽后不做平拋運(yùn)動，產(chǎn)生誤差。 2．建立坐標(biāo)系時，坐標(biāo)原點(diǎn)的位置確定不準(zhǔn)確，導(dǎo)致軌跡上各點(diǎn)的坐標(biāo)不準(zhǔn)確。 3．小球每次自由滾下時起始位置不完全相同，導(dǎo)致軌跡出現(xiàn)誤差。 4．確定小球運(yùn)動的位置時不準(zhǔn)確，導(dǎo)致誤差。 5．量取軌跡上各點(diǎn)坐標(biāo)時不準(zhǔn)確

8、，導(dǎo)致誤差。 如果平拋軌跡殘缺(即無拋出點(diǎn))仍然可以進(jìn)行數(shù)據(jù)分析： 在軌跡上任取三點(diǎn)A、B、C(如圖所示)，使A、B間及B、C間的水平距離相等，由平拋運(yùn)動的規(guī)律可知A、B間與B、C間所用時間相等，設(shè)為t，則Δh＝hBC－h(huán)AB＝gt2，所以t＝，所以初速度v0＝＝x。 課堂任務(wù)　典例探究·提升能力 例1　(多選)在探究平拋運(yùn)動的規(guī)律時，可以選用如圖所示的各種裝置，則以下操作合理的是(　　) A．選用裝置甲研究平拋物體的豎直分運(yùn)動時，應(yīng)該用眼睛看A、B兩球是否同時落地 B．選用裝置乙并要獲得穩(wěn)定的細(xì)水柱顯示出平拋運(yùn)動的軌跡時，豎直管上端A一定要低于水面 C．選用裝置丙并

9、要獲得鋼球做平拋運(yùn)動的軌跡時，每次不一定從斜槽上同一位置由靜止釋放鋼球 D．除上述裝置外，還可以用數(shù)碼照相機(jī)每秒拍攝15幀鋼球做平拋運(yùn)動的照片以獲得平拋運(yùn)動的軌跡 (1)裝置甲是如何研究平拋運(yùn)動的豎直分運(yùn)動的？ 提示：A、B小球同時釋放，落地聲同時響起，說明平拋運(yùn)動的豎直分運(yùn)動為自由落體運(yùn)動。 (2)裝置乙、丙是如何使水平初速度恒定的？除此之外還可以如何獲得平拋運(yùn)動的軌跡？ 提示：裝置乙利用A管上端處的壓強(qiáng)恒等于大氣壓，即兩管上端之間壓強(qiáng)差恒定來使水流獲得恒定的水平初速度；裝置丙利用小球從同一位置靜止釋放來獲得相同的水平初速度。除此之外還可用數(shù)碼相機(jī)每秒拍下小球做平拋運(yùn)動時的十幾幀照

10、片，以獲得平拋運(yùn)動的軌跡。 [規(guī)范解答]　小球下落的速度很快，運(yùn)動時間很短，用眼睛很難準(zhǔn)確判斷出小球落地的先后順序，應(yīng)聽聲音判斷，A不合理；豎直管的上端A應(yīng)低于水面，這是因為豎直管與空氣相通，A處的壓強(qiáng)始終等于大氣壓，不受瓶內(nèi)水面高低的影響，因此可以得到穩(wěn)定的細(xì)水柱，B正確；只有每次從同一位置由靜止釋放鋼球，鋼球做平拋運(yùn)動的初速度才相同，C錯誤；獲得鋼球做平拋運(yùn)動時每秒15幀的照片就等同于做平拋運(yùn)動實驗時在方格紙上描點(diǎn)的方法，同樣可以獲得平拋運(yùn)動的軌跡，D正確。 [完美答案]　BD 無論用哪種方式獲得平拋運(yùn)動的軌跡，進(jìn)行平拋運(yùn)動的研究，都必須找準(zhǔn)起點(diǎn)位置，初速度必須水平。

11、　在“研究平拋物體的運(yùn)動”的實驗中， (1)為使小球水平拋出，必須調(diào)整斜槽，使其末端的切線成水平方向，檢查方法是________________________________________。 (2)小球拋出點(diǎn)的位置必須及時記錄在白紙上，然后從這一點(diǎn)畫水平線和豎直線作為x軸和y軸，豎直線是用________來確定的。 (3)某同學(xué)建立的直角坐標(biāo)系如圖所示，設(shè)他在安裝實驗裝置和其余操作時準(zhǔn)確無誤，只有一處失誤，即是________________________________________________________。 (4)該同學(xué)在軌跡上任取一點(diǎn)M，測得坐標(biāo)為(x，y)，

12、則初速度的測量值為________，測量值比真實值要________(填“偏大”“偏小”或“不變”)。 答案　(1)將小球放置在槽口處軌道上，小球能保持靜止 (2)重垂線 (3)坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)該是小球在槽口時球心在白紙上的水平投影點(diǎn) (4)v0＝x　偏大 解析　(1)水平時小球平衡，放在槽口能靜止不動。 (2)用重垂線來確定豎直線最準(zhǔn)確。 (3)描繪小球的運(yùn)動軌跡時應(yīng)是描繪球心的位置，因此平拋起點(diǎn)應(yīng)是小球出槽口時的球心位置，即坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)該是小球在槽口時球心在白紙上的水平投影點(diǎn)。 (4)根據(jù)x＝v0t，y＝gt2，兩式聯(lián)立得：v0＝x，因為坐標(biāo)原點(diǎn)靠下，造成y值偏小，從而v0偏大。

13、 例2　某同學(xué)在做“研究平拋物體的運(yùn)動”的實驗時得到了如圖所示的物體運(yùn)動軌跡，a、b、c三點(diǎn)的位置在運(yùn)動軌跡上已經(jīng)標(biāo)出，g取10 m/s2，則： (1)小球平拋運(yùn)動的初速度v0＝________。 (2)開始做平拋運(yùn)動的位置坐標(biāo)x＝________，y＝________。 (1)a點(diǎn)是平拋運(yùn)動的拋出點(diǎn)嗎？ 提示：ab與bc的水平距離相等，若a點(diǎn)為拋出點(diǎn)，則yab∶yac＝1∶4，而圖中yab∶yac＝1∶3，可知a點(diǎn)不是拋出點(diǎn)。 (2)如何求平拋運(yùn)動的初速度？ 提示：從a到b與從b到c的運(yùn)動時間相同，則可利用豎直方向上Δy＝gT2得出相同時間T，再利用水平方向上xT＝v

14、0T即可求出水平初速度。 (3)如何求出拋出點(diǎn)位置？ 提示：由已知條件易求得b點(diǎn)豎直方向的速度，即可依據(jù)vy＝gty求得拋出點(diǎn)到b點(diǎn)的運(yùn)動時間，再由t＝ty－T，求得從拋出點(diǎn)到a點(diǎn)的運(yùn)動時間。然后由x＝v0t，y＝gt2可知拋出點(diǎn)距a點(diǎn)的水平距離與豎直距離，便可求出拋出點(diǎn)位置。 [規(guī)范解答]　(1)由圖象知，ab與bc的水平距離相等，故從a到b與從b到c的時間相等。 在豎直方向上Δh＝gT2，得： T＝＝ s＝0.1 s， 則小球平拋運(yùn)動的初速度 v0＝＝＝2 m/s。 (2)b點(diǎn)豎直方向上的分速度： vby＝＝＝1.5 m/s 小球從拋出點(diǎn)運(yùn)動到b點(diǎn)的時間： ty＝＝0

15、.15 s。 因此從平拋起點(diǎn)到a點(diǎn)時間為： t＝ty－T＝0.15 s－0.1 s＝0.05 s 因此從開始到a點(diǎn)水平方向上的位移為： x＝v0t＝2 m/s×0.05 s＝0.1 m＝10 cm， 豎直方向上的位移： y＝gt2＝×10×0.052 m＝0.0125 m＝1.25 cm。 所以開始做平拋運(yùn)動的位置坐標(biāo)為：x＝－10 cm，y＝－1.25 cm。 [完美答案]　(1)2 m/s　(2)－10 cm?。?.25 cm (1)如果水平位移相同，而豎直方向位移不滿足1∶3∶5的關(guān)系，則此軌跡原點(diǎn)并非拋出點(diǎn)。 (2)原點(diǎn)不是拋出點(diǎn)的軌跡不能用v0＝來計算初速度，

16、此時需要先根據(jù)勻變速直線運(yùn)動規(guī)律找到豎直方向上連續(xù)相等時間的位移，由Δy＝gT2求得T，再由水平方向的勻速直線運(yùn)動數(shù)據(jù)求初速度。 (3)豎直方向的速度確實很重要，而這個速度可以由中間時刻的瞬時速度等于這段時間的平均速度求出。如果知道了某時刻豎直方向速度，既可以求解平拋運(yùn)動進(jìn)行了多久，也可以求此時刻豎直方向的位移。 　如圖所示是某同學(xué)根據(jù)實驗畫出的平拋小球的運(yùn)動軌跡，O為平拋的起點(diǎn)，在軌跡上任取三點(diǎn)A、B、C，測得A、B兩點(diǎn)豎直坐標(biāo)y1＝5.0 cm、y2＝45.0 cm，A、B兩點(diǎn)水平間距Δx為40.0 cm，則平拋小球的初速度v0為________ m/s，若C點(diǎn)的豎直坐標(biāo)y3為

17、60.0 cm，則小球在C點(diǎn)的速度vC為________ m/s。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，g取10 m/s2) 答案　2.0　4.0 解析　豎直方向：y1＝gt，y2＝gt，可得v0＝＝2.0 m/s；運(yùn)動到C點(diǎn)時的豎直分速度vy＝，vC＝＝4.0 m/s。 　試根據(jù)平拋運(yùn)動原理設(shè)計測量彈射器彈丸射出速度的實驗方法。提供實驗器材：彈射器(含彈丸，如圖所示)、鐵架臺(帶夾具)、米尺。 ①在方框中畫出實驗示意圖。 ②在安裝彈射器時應(yīng)注意哪些問題？ ③說明實驗中需要測量的量有哪些，并在示意圖中用字母標(biāo)出。 ④由于彈射器每次射出的彈丸初速度不可能完全相等，在實驗中應(yīng)采取什么方法？

18、 ⑤寫出初速度的計算公式。 答案　見解析 解析　根據(jù)研究平拋運(yùn)動的實驗及平拋運(yùn)動的原理可知，使彈丸做平拋運(yùn)動，通過測量下落高度可求出時間，再測水平位移可求出平拋運(yùn)動的初速度。 ①實驗示意圖如圖所示。 ②彈射器必須保持水平，以保證彈丸初速度沿水平方向。 ③應(yīng)測出彈丸下落的高度y和水平射程x，如圖所示。 ④在不改變高度y的條件下進(jìn)行多次實驗，測量水平射程x，得出水平射程x的平均值，以減小誤差。 ⑤因為y＝gt2，所以t＝ ， 又因為x＝v0t，所以v0＝＝。 1．(實驗?zāi)康呐c要求)(多選)在做“研究平拋運(yùn)動”的實驗中，下列說法中正確的是(

19、　　) A．安裝斜槽和木板時，一定要注意木板是否豎直 B．安裝斜槽和木板時，只要注意小球不和木板發(fā)生摩擦即可 C．每次實驗都要把小球從同一位置由靜止釋放 D．實驗的目的是描出小球的運(yùn)動軌跡，分析平拋運(yùn)動的規(guī)律 答案　ACD 解析　安裝斜槽和木板時，木板要豎直，以保證描點(diǎn)準(zhǔn)確，A正確，B錯誤；為保證小球每次做平拋運(yùn)動的初速度相同，每次實驗都要把小球從同一位置由靜止釋放，C正確；實驗?zāi)康木褪荄項所述，故D正確。 2.(實驗原理)如圖所示，在粗糙水平桌面上用練習(xí)本做成一個斜面，使小鋼球從斜面上某一位置滾下，鋼球沿桌面飛出后做平拋運(yùn)動。用刻度尺測出下列哪一組數(shù)據(jù)可以求出鋼球離開水平桌面時

20、的速度(　　) A．鋼球在練習(xí)本上滾下的距離、鋼球釋放點(diǎn)離桌面的高度 B．水平桌面的高度、鋼球落地點(diǎn)與桌邊的水平距離 C．鋼球釋放點(diǎn)離桌面的高度、鋼球在水平桌面上運(yùn)動的距離 D．鋼球釋放點(diǎn)離桌面的高度、鋼球落地點(diǎn)與桌邊的水平距離 答案　B 解析　鋼球沿桌面飛出后做平拋運(yùn)動，根據(jù)平拋運(yùn)動規(guī)律得y＝gt2，x＝v0t，聯(lián)立解得v0＝x，故要求出鋼球離開水平桌面時的速度，需測量水平桌面的高度y、鋼球落地點(diǎn)與桌邊的水平距離x，B項正確。 3.(實驗操作)利用如圖所示的裝置研究平拋運(yùn)動的特點(diǎn)，讓小球多次沿同一軌跡運(yùn)動，通過描點(diǎn)法畫小球做平拋運(yùn)動的軌跡，為了能較準(zhǔn)確地描繪運(yùn)動軌跡，下面說

21、法不正確的是(　　) A．通過調(diào)節(jié)使斜槽的末端保持水平 B．每次釋放小球的位置必須不同 C．每次必須在斜槽上的同一位置由靜止釋放小球 D．小球運(yùn)動時不應(yīng)與木板上的白紙(或坐標(biāo)紙)相接觸 答案　B 解析　要使小球做平拋運(yùn)動，斜槽軌道末端必須水平，A正確。要使小球每次拋出的初速度相等，釋放小球時必須在斜槽上同一位置由靜止釋放，B錯誤，C正確。小球離開軌道后，僅受重力作用，不能有摩擦，D正確。 4．(實驗操作與數(shù)據(jù)處理)在“研究平拋運(yùn)動”的實驗中，要描繪出小球平拋運(yùn)動的軌跡，實驗簡要步驟如下： A．讓小球多次從________釋放，在一張印有小方格的紙上記下小球經(jīng)過的一系列位置，

22、如圖中a、b、c、d所示。 B．按實驗原理圖安裝好器材，注意________，記下平拋初位置O點(diǎn)和過O點(diǎn)的豎直線。 C．取下白紙，以O(shè)為原點(diǎn)，以豎直線為y軸建立坐標(biāo)系，用平滑曲線畫平拋運(yùn)動物體的運(yùn)動軌跡。 (1)完成上述步驟，將正確的答案填在橫線上。 (2)上述實驗步驟的合理順序是________。 (3)已知圖中小方格的邊長L＝1.25 cm，則小球平拋的初速度為v0＝________(用L、g表示)，其值是________。(取g＝9.8 m/s2) (4)b點(diǎn)的速度vb＝________。(用L、g表示) 答案　(1)同一位置靜止　斜槽末端切線水平 (2)BAC (

23、3)2　0.7 m/s (4) 解析　(1)需讓小球重復(fù)同一個平拋運(yùn)動多次，才能記錄出小球的一系列位置，故必須讓小球每次由同一位置靜止釋放。斜槽末端切線水平，小球才會做平拋運(yùn)動。 (2)實驗操作順序應(yīng)為安裝調(diào)整、建坐標(biāo)系、畫位置點(diǎn)、描軌跡圖，即為BAC。 (3)由Δy＝aT2得兩點(diǎn)之間的時間間隔T＝， 所以小球的初速度v0＝＝2 代入數(shù)據(jù)得v0＝0.7 m/s。 (4)vby＝＝ 由vb＝得vb＝＝。 5．(實驗創(chuàng)新)在做“研究平拋運(yùn)動”的實驗中，為了確定小球在不同時刻所通過的位置，實驗時用如圖所示的裝置，先將斜槽軌道的末端調(diào)成水平，在一塊平木板表面釘上復(fù)寫紙和白紙，并將該木

24、板豎直立于緊靠槽口處，使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放，小球撞到木板并在白紙上留下痕跡A。將木板向遠(yuǎn)離槽口方向平移距離x，再使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放，小球撞在木板上得到痕跡B。又將木板再向遠(yuǎn)離槽口方向平移距離x，小球再從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放，再得到痕跡C。若測得木板每次移動距離x＝10.00 cm，A、B間距離y1＝4.78 cm，B、C間距離y2＝14.58 cm，g取9.8 m/s2。 (1)根據(jù)以上直接測量的物理量得小球初速度v0＝________(用題中所給字母表示)。 (2)小球初速度的測量值為________ m/s。 答案　(1)x　(2)1 解析　

25、由于每次移動距離x＝10.00 cm，所以平拋運(yùn)動中小球從A點(diǎn)到B點(diǎn)與從B點(diǎn)到C點(diǎn)的時間相同，設(shè)此時間為t。由于y2－y1＝gt2，所以t＝，故小球初速度v0＝＝x＝1 m/s。 6．(綜合提升)(1)平拋物體的運(yùn)動規(guī)律可以概括為兩點(diǎn)：①水平方向做勻速直線運(yùn)動；②豎直方向做自由落體運(yùn)動。如圖甲所示為研究平拋運(yùn)動的實驗裝置，現(xiàn)把兩個小鐵球分別吸在電磁鐵C、E上，然后切斷電磁鐵C的電源，使一個小鐵球從軌道A射出，并在射出時碰到碰撞開關(guān)S，使電磁鐵E斷電釋放它吸著的小鐵球，兩鐵球同時落到地面。這個實驗(　　) A．只能說明上述規(guī)律中的第①條 B．只能說明上述規(guī)律中的第②條 C．不能說明上述規(guī)

26、律中的任何一條 D．能同時說明上述兩條規(guī)律 (2)做雜技表演的汽車從高臺水平飛出，在空中運(yùn)動一段時間后著地。一架相機(jī)通過多次曝光，拍攝得到汽車在著地前后一段時間內(nèi)的運(yùn)動照片，如圖乙所示(虛線為正方形格子)。已知汽車長度為3.6 m，相鄰兩次曝光的時間間隔相等，第三個像是剛好著地的時刻，由照片可以推算出汽車離開高臺時的瞬時速度大小為________ m/s，高臺離地面的高度為________ m(取g＝10 m/s2)。 答案　(1)B　(2)12　11.25 解析　(1)由于左端小鐵球平拋的同時，右端小鐵球開始做自由落體運(yùn)動，且兩球同時落地，說明平拋的小鐵球在豎直方向上和右端小鐵球

27、做同樣的運(yùn)動，即做自由落體運(yùn)動，但無法說明平拋小鐵球在水平方向的運(yùn)動，故B正確。 (2)汽車在豎直方向做自由落體運(yùn)動，由Δh＝gT2可得， 兩次曝光的時間間隔為 T＝ ＝ ＝ s＝0.6 s 前三個像中，第二個像位置車的豎直速度為 vy＝＝ m/s＝9 m/s 汽車從開始平拋運(yùn)動到第二個像位置的豎直位移為 h1＝＝ m＝4.05 m 從拋出點(diǎn)到地面的高度為 h2＝h1＋2l＝(4.05＋2×3.6) m＝11.25 m 水平初速度v0＝＝ m/s＝12 m/s。 7．(綜合)在“研究平拋運(yùn)動”實驗中， (1)圖甲是用橫擋條卡住平拋小球，用鉛筆標(biāo)注小球經(jīng)過的位置，確定平

28、拋運(yùn)動軌跡的方法，坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)選小球在斜槽末端點(diǎn)時的________在坐標(biāo)紙上的投影點(diǎn)。 A．球心 B．球的上端 　　C．球的下端 在此實驗中，下列說法正確的是________。 A．斜槽軌道必須光滑 B．記錄的點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些 C．用光滑曲線把所有的點(diǎn)連接起來 D．y軸的方向根據(jù)重垂線確定 (2)圖乙是利用圖甲裝置拍攝小球做平拋運(yùn)動的頻閃照片，由照片可判斷實驗操作錯誤的是________。 A．釋放小球時初速度不為0 B．釋放小球的初始位置不同 C．斜槽末端切線不水平 (3)圖丙是利用穩(wěn)定的細(xì)水柱顯示平拋運(yùn)動軌跡的裝置，其中正確的是________。 答案

29、　(1)B　BD　(2)C　(3)B 解析　(1)由題干中確定小球平拋運(yùn)動軌跡的方法及實驗原理知，坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)選小球的上端在坐標(biāo)紙上的投影點(diǎn)，所以選B。實驗過程中，斜槽軌道不要求光滑，只要能夠保證小球從同一位置靜止釋放，即使軌道粗糙，離開斜槽末端的速度也是一樣的，所以A錯誤；記錄點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些，能夠保證描點(diǎn)所得的軌跡更平滑，B正確；描點(diǎn)時與平滑曲線偏差過大的點(diǎn)需舍去，C錯誤；y軸必須是豎直方向，用重垂線確定，即D正確。 (2)由題圖可知斜槽末端切線不水平，才會造成小球做斜拋運(yùn)動，C符合題意。 (3)插入瓶中的豎直細(xì)管的上端管口處壓強(qiáng)等于大氣壓，當(dāng)它低于液面時，兩根細(xì)管上端管口處的壓強(qiáng)差保持

30、不變，所以水流流速不會因瓶內(nèi)水面下降而減小，可保證一段時間內(nèi)能夠得到穩(wěn)定的細(xì)水柱，所以選B。 8. (實驗創(chuàng)新與誤差分析)如圖所示，研究平拋運(yùn)動規(guī)律的實驗裝置放置在水平桌面上，利用光電門傳感器和碰撞傳感器可測得小球的水平初速度和飛行時間，底板上的標(biāo)尺可以測得水平位移。保持水平槽口距底板高度h＝0.420 m不變。改變小球在斜槽導(dǎo)軌上下滑的起始位置，測出小球做平拋運(yùn)動的初速度v0、飛行 時間t和水平位移d，記錄在表中。 (1)由表中數(shù)據(jù)可知，在h一定時，小球水平位移d與其初速度v0成________關(guān)系，與________無關(guān)。 v0(m/s) 0.741 1.034 1.318

31、 1.584 t(ms) 292.7 293.0 292.8 292.9 d(cm) 21.7 30.3 38.6 46.4 (2)一位同學(xué)計算出小球飛行時間的理論值t理＝＝ s＝289.8 ms，發(fā)現(xiàn)理論值與測量值之差約為3 ms。經(jīng)檢查，實驗及測量無誤，其原因是________________________________。 (3)另一位同學(xué)分析并糾正了上述偏差后，另做了這個實驗，竟發(fā)現(xiàn)測量值t′依然大于自己得到的理論值t理′，但二者之差在3～7 ms之間，且初速度越大差值越小。對實驗裝置的安裝進(jìn)行檢查，確認(rèn)斜槽槽口與底座均水平，則導(dǎo)致偏差的原因可能是________________________________。 答案　(1)正比　飛行時間t (2)計算時重力加速度取值(10 m/s2)大于實際值 (3)見解析 解析　(1)由題表中數(shù)據(jù)可知，h一定時，小球的水平位移d與初速度v0成正比關(guān)系，與飛行時間t無關(guān)。 (2)該同學(xué)計算時重力加速度取的是10 m/s2，一般情況下應(yīng)取9.8 m/s2，從而導(dǎo)致約3 ms的偏差。 (3)小球飛過光電門需要時間；光電門傳感器置于槽口的內(nèi)側(cè)；空氣阻力有影響等。 - 17 -