2022届新高考物理人教版一轮复习学案：实验五 探究平抛运动的特点 WORD版含解析.docx

1、实验五探究平抛运动的特点实验溯本求源实验思路由于物体是沿着水平方向抛出的，在运动过程中只受重力的作用，所以将平抛运动分解为水平方向的分运动和竖直方向的分运动实验目的1探究平抛运动的轨迹是一条什么曲线2探究平抛运动水平方向和竖直方向是什么运动实验器材小钢球、斜槽轨道、木板及竖直固定支架、坐标纸、图钉、重垂线、铅笔、三角板、刻度尺等探究过程1探究平抛运动竖直分运动的特点(1)实验按图所示操作实验，用小锤击打弹性金属片，因金属片C受到小锤的击打，向前推动小钢球A，小钢球A沿水平方向抛出，做平抛运动，同时松开小钢球B，使小钢球B从孔中自由落下，做自由落体运动(2)分析仔细观察可以得知，不管小钢球距地面

2、的高度为多大，也不管小锤击打金属片的力度多大(小锤击打金属片的力度越大，小钢球A水平抛出的初速度越大)，两小钢球每次都是同时落地，说明两小钢球在空中运动的时间相等，也就说明了做平抛运动的物体在竖直方向上的分运动是自由落体运动(3)结论做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动2探究平抛运动水平分运动的特点(1)实验安装、调整斜槽将斜槽固定在实验桌上，使其末端伸出桌面，斜槽末端的切线水平，如图所示调整木板并确定坐标原点用图钉将坐标纸固定在木板的左上角，把木板调整到竖直位置，使板面与小钢球运动轨迹所在的平面平行且靠近把小钢球放在槽口(斜槽末端)处，用铅笔记下小钢球在槽口时球心在坐标纸上的水平投影点

3、O，O点即坐标原点利用重垂线画出过坐标原点的竖直线作为y轴，在水平方向建立x轴描点使小钢球从斜槽上某一位置由静止滚下，小钢球从斜槽末端飞出，先用眼睛粗略确定做平抛运动的小钢球在某一x值处的y值，然后让小钢球从斜槽上同一位置由静止滚下，移动笔尖在坐标纸上的位置，当小球恰好与笔尖正碰时，用铅笔在坐标纸上描出代表小钢球通过位置的点重复几次实验，在坐标纸上描出一系列代表小钢球通过位置的点描绘出平抛运动的轨迹取下坐标纸，将坐标纸上记下的一系列点用平滑曲线连接起来，即可得到小钢球做平抛运动的轨迹(2)分析根据自由落体运动的位移公式h12gt2我们可以得出，在相邻相等的时间间隔内物体所发生的位移之比为1:3

4、:5(2n1)，那么我们就可以从坐标系的纵轴上选取长度分别为h,3h,5h的相邻线段，即选取纵坐标分别为h,4h,9h的三个点，如图所示在平抛的轨迹上找出水平分运动在相邻相等的时间间隔里所到达的位置，例如O，A，B，C等点，就找出了水平分运动在相邻相等的时间间隔内所发生的位移(3)结论：若相等时间内水平方向的位移在实验误差允许的范围内相等，则水平分运动的规律是匀速直线运动探究过程1应保持斜槽末端的切线水平，钉有坐标纸的木板竖直，并使小钢球的运动靠近坐标纸但不接触2小钢球每次必须从斜槽上同一位置无初速度滚下，在斜槽上释放小钢球的高度应适当，使小钢球以合适的水平初速度抛出，其轨迹在坐标纸的左上角到

5、右下角间分布，从而减小测量误差3坐标原点(小钢球做平抛运动的起点)不是槽口的端点，应是小钢球在槽口时球心在坐标纸上的水平投影点特别提醒斜槽的粗糙程度对该实验没有影响，因为每次钢球从同一高度滚下，所受摩擦力相同，到达槽口的速度相同，因此轨迹依然重合，不影响实验结果实验热点探究热点一教材原型实验例1 某同学用如图甲、乙所示装置研究平抛运动的特点(1)在图甲所示的实验中，用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，做平抛运动，同时B球被释放，做自由落体运动分别改变钢球距地面的高度和小锤击打的力度，多次重复实验，发现两个钢球总是同时落地，该现象说明_.(2)在图乙所示的实验装置中，钢球从斜槽M上释放，

6、钢球飞出后做平抛运动在装置中有一个水平放置的可上下调节的倾斜挡板N，钢球飞出后落在挡板上实验前，先将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上钢球落到挡板上后，就会挤压复写纸，在白纸上留下印迹上下调节挡板，多次实验，就会在白纸上记录钢球运动轨迹上的多个位置最后用平滑曲线将这些印迹连接起来，就可得到钢球做平抛运动的轨迹图丙即为得到的一条轨迹，取抛出点O为原点建立直角坐标系，在轨迹上取A、B、C三个点，O、A、B、C相邻两点间的水平和竖直距离分别为x1、y1；x2、y2；x3、y3.本实验在操作过程中应注意的事项有_.(至少写出两条)根据图甲所示实验的结论，取A、B、C三个点时在竖直方向上应满足_若水平方

7、向上满足_，则说明_.练1采用如图1所示的实验装置做“研究平抛运动”的实验(1)实验时需要下列哪个器材_A弹簧秤B重垂线C打点计时器(2)做实验时，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下列的一些操作要求，正确的是_(多选)A每次必须由同一位置静止释放小球B每次必须严格地等距离下降记录小球位置C小球运动时不应与木板上的白纸相接触D记录的点应适当多一些(3)若用频闪摄影方法来验证小球在平抛过程中水平方向是匀速运动，记录下如图2所示的频闪照片在测得x1，x2，x3，x4后，需要验证的关系是_已知频闪周期为T，用下列计算式求得的水平速度，误差较小的是_A. X1T B. X22T

8、 C. X32T D. X44T练2某同学利用图甲所示装置做“研究平抛运动”的实验，他用一张印有小方格的纸记录小球运动的轨迹，在方格纸上建立如图乙所示的坐标系，小方格的边长L2.5 cm，若小球在平抛运动中的几个位置如图乙中的a、b、c、d所示，g10 m/s2，结果保留两位有效数字，则(1)小球的初速度为_m/s；(2)小球抛出点的坐标为x_ cm，y_ cm；(3)该同学做完实验后，提出几项减小实验误差的措施，其中正确的是_(多选)A实验中应使斜槽轨道尽可能光滑B为使小球离开斜槽后能做平地运动，斜槽末端的切线必须水平C为了使小球每次运动的轨迹相同，应使小球每次从斜槽上的相同位置由静止释放D

9、为了比较准确地描出小球运动的轨迹，应该用一条曲线把所有的点连接起来热点二实验拓展创新例2 频闪摄影是研究变速运动常用的实验手段在暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置某物理小组利用图甲所示装置探究平抛运动规律他们分别在该装置正上方A处和右侧正前方B处安装了频闪仪器并进行了拍摄，得到的频闪照片如图乙，O为抛出点，P为运动轨迹上某点则根据平抛运动规律分析下列问题(g取10 m/s2)：(1)乙图中，摄像头A所拍摄的频闪照片为_选填“(a)”或“(b)”(2)测得图乙(a)中OP距离为45 cm，(b)中O

10、P距离为30 cm，则平抛物体的初速度大小应为_ m/s，小球在P点速度大小应为_ m/s.练3三个同学根据不同的实验条件，进行了探究平抛运动规律的实验：(1)甲同学采用如图甲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)乙同学采用如图乙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的末端可看作与光滑的水平板相切(水平板足够长)，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ACBD，从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初

11、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，使两小球能以相同的初速度v0同时分别从轨道M、N的末端射出实验可观察到的现象是：_.仅仅改变弧形轨道M的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象(3)丙同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图丙所示的小球做平抛运动的照片，图中每个小方格的边长为L2.5 cm，则由图可求得该小球做平抛运动的初速度大小为_ m/s.(保留两位有效数字，g取10 m/s2)练4某同学采用半径R25 cm的14实验五探究平抛运动的特点实验热点探究例1解析：(1)A、B球从同一高度同时开始运动，同时落地，说明A球在竖直方向的运动与B球在竖直方向的运动相同，即做平

12、抛运动的物体，在竖直方向上做自由落体运动；(2)实验中要保持斜槽末端切线水平，使钢球抛出时仅有水平速度；实验中每次都要让钢球从斜槽上同一位置由静止滚下，保证钢球抛出时具有相同的速度；根据平抛运动规律知物体在竖直方向的位移y12gt2，则取A、B、C三点时在竖直方向应满足y1:y2:y31:3:5，若水平方向上有x1x2x3，即相同时间内，水平位移相等，则说明做平抛运动的物体，在水平方向上做匀速直线运动答案：(1)做平抛运动的物体，在竖直方向上做自由落体运动(2)实验中要保持斜槽末端切线水平；使钢球每次从斜槽上同一位置由静止滚下y1:y2:y31:3:5x1x2x3做平抛运动的物体，在水平方向上

13、做匀速直线运动练1解析：(1)实验时需要重垂线来确定竖直方向，不需要弹簧秤和打点计时器，故选B.(2)实验时每次必须由同一位置静止释放小球，以保证小球到达最低点的速度相同，选项A正确；每次不一定严格地等距离下降记录小球位置，选项B错误；小球运动时不应与木板上的白纸相接触，否则会改变运动轨迹，选项C正确；记录的点应适当多一些，以减小误差，选项D正确(3)因相邻两位置的时间间隔相同，若小球在平抛过程中水平方向是匀速运动，则满足x4x3x3x2x2x1x1；由小球最后一个位置与第一个位置的水平距离计算求得的水平速度误差较小，则用X44T计算式求得的水平速度误差较小，故选D. 答案：(1)B(2)AC

14、D(3)x4x3x3x2x2x1x1D练2解析：(1)取a、b、c三点分析，水平位移间隔均为2L，所以小球从a点到b点，从b点到c点所用的时间相同，设时间为T.在竖直方向上有ygT2，解得T0.05 s，水平方向上有2Lv0T，解得v01.0 m/s；(2)小球在b点时竖直方向上的速度vy3L2T0.75 m/s，设从抛出点到b点的时间为t，则vygt，解得t0.075 s，所以小球抛出点的横坐标为x4Lv0t2.5 cm，纵坐标为y3L12gt24.7 cm；(3)实验中必须保证小球做平抛运动，而平抛运动要求有水平初速度且只受重力作用，所以斜槽轨道末端必须要水平，至于是否光滑没有影响，只要能

15、抛出就行，为使小球每次运动的轨迹相同，则要确保小球有相同的水平初速度，所以要求小球从同一位置无初速度释放，为比较准确地描出小球的运动轨迹，应用平滑的曲线将点连接起来(可不通过偏差较大的点)，因此能减小实验误差的措施是BC.答案：(1)1.0(2)2.54.7(3)BC例2解析：(1)小球做平抛运动时，水平方向是匀速直线运动，竖直方向是自由落体运动，故摄像头A所拍摄的频闪照片为(b)(2)竖直方向上y12gt2得t s0.30 s水平方向上v0 m/s1 m/sP点小球在竖直方向的速度vgt100.3 m/s3 m/s则vP m/s.答案：(1)(b)(2)1练3解析：(1)在打击金属片时，两小

16、球同时分别做平抛运动与自由落体运动结果同时落地，则说明平抛运动竖直方向是自由落体运动(2)两球在水平方向的运动是相同的，则在相同的时间内水平位移相同，则实验可观察到的现象是：P球击中Q球(3)平抛运动可分解为竖直方向自由落体运动与水平方向匀速直线运动；在竖直方向：由hgt2可得：t s0.05 s水平方向：由xv0t得：v0 m/s1.0 m/s.答案：(1)平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动(2)P球击中Q球(3)1.0练4解析：(1)水平方向：xv0t，其中x4L0.194 m，T1f0.1 s，故v01.94 m/s.所以vBv01.94 m/s.(2)根据匀变速直线运动的特点得vDy m/s1.94 m/s.(3)小球从B点抛出后做平抛运动，在竖直方向上有：hgT2，其中h(53)4.85 cm9.70 cm，T1f0.1 s，代入求得：ghT29.7 m/s2.答案：1.941.949.7