2022届高考物理一轮突破实验五 探究平抛运动的特点.docx

1、实验五探究平抛运动的特点【实验过程】1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。2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。3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

2、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。4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。【数据处理】1判断平抛运动的轨迹是不是抛物线：(1)原理：若平抛运动的轨迹是抛物线，则应以抛出点为坐标原点建立直角坐标系，且轨迹上各点的坐标满足yax2的关系，且同一运动轨迹上a是一个特定的值。(2)验证方法：方法一：代入法用刻度尺测量几个点的x、y坐标，分别代入yax2中求出常数a，判断a值在误差允许的范围内是否为一常数。方法二：图象法建立yx2坐标系，根据所测量的各个点的x、y坐标值分别计算出对应y值的x2值，在yx2坐标

3、系中描点，连接各点看是否在一条直线上，并求出该直线的斜率即为a的值。2计算平抛运动的初速度：(1)平抛运动轨迹完整(即含有抛出点)：在轨迹上任取一点，测出该点离原点的水平位移x及竖直位移y，就可求出初速度v0。因为xv0t，ygt2，所以v0x。(2)平抛运动轨迹残缺(即无抛出点)：如图所示，在轨迹上取三点A、B、C，使A、B间及B、C间的水平距离相等，由平抛运动的规律可知，A、B间与B、C间所用时间相等，设为t，则hhBChABgt2，所以t，初速度v0x。【误差分析】1斜槽末端没有调节成水平状态，导致初速度未沿水平方向。2坐标原点不够精确。3空气阻力使小球不是真正的平抛。【注意事项】1固定

4、斜槽时，要保证斜槽末端的切线水平，保证小球的初速度沿水平方向。2固定木板时，木板必须处在竖直平面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行，固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直。3为保证小球每次从斜槽上的同一位置由静止释放，可在斜槽上某一位置固定一个挡板。4要在斜槽上适当高度释放小球，使它以适当的水平初速度抛出，其轨迹由木板左上角到达右下角，这样可以减小测量误差。5坐标原点不是槽口的端点，应是小球出槽口时球心在木板上的投影点。6计算小球的初速度时，应选距抛出点稍远一些的点为宜，以便于测量和计算。【实验创新】探究平抛运动的特点的实验原理为描点法，即描绘出小球的运动轨迹，建立坐标系，测出轨迹曲线上某一

5、点的坐标x和y，由公式：xv0t和ygt2，解得v0x，本实验的创新有两个视角。视角一：不改变实验目的，实验目的仍为确定平抛物体的初速度，但改变实验装置，即改变获得轨迹的方法(利用数码相机记录平抛运动的轨迹等)视角二：不改变实验装置，改变实验目的，分析利用该装置还可以求物体的动能。教材原型实验【典例1】(2020南昌模拟)如图甲是研究平抛运动的实验装置图，图乙是实验后在白纸上作的图。(1)在甲图上标出O点及Ox、Oy轴，并说明这两条坐标轴是如何作出的_。(2)固定斜槽轨道时应注意使_。(3)实验过程中需经过多次释放小球才能描绘出小球平抛运动的轨迹，实验中应注意_。(4)计算小球平抛初速度的公式

6、v0_，根据图乙给出的数据，可计算出v0_m/s。创新型实验类型一不变目的变装置(创新速度的测量)【典例2】在“探究平抛运动的特点”的实验中：(1)为减小空气阻力对小球的影响，选择小球时，应选择_。(填序号)A实心小铁球B空心小铁球C实心小木球 D以上三种球都可以(2)高一某班某同学为了更精确地描绘出小球做平抛运动的轨迹，使用频闪照相机(每隔相等时间T拍一次照片)拍摄小球在空中的位置。如图所示为一小球做平抛运动的频闪照片的一部分，图中背景方格的边长表示实际长度8 mm，如果g取10 m/s2，那么：照相机的频闪周期T_s；小球做平抛运动的水平初速度大小是_m/s。类型二不变装置变目的(测量小球

7、落地的动能)【典例3】某物理兴趣小组采用如图所示的装置深入研究平抛运动。质量分别为mA和mB的A、B小球处于同一高度，M为A球中心初始时在水平地面上的垂直投影。用小锤打击弹性金属片，使A球沿水平方向飞出，同时松开B球，B球自由下落。A球落到地面N点处，B球落到地面P点处。测得mA0.04 kg，mB0.05 kg，B球距地面的高度是1.225 m，M、N点间的距离为1.500 m，则B球落到P点的时间是_s，A球落地时的动能是_J。(忽略空气阻力，g取9.8 m/s2)答案解析教材原型实验【典例1】(2020南昌模拟)如图甲是研究平抛运动的实验装置图，图乙是实验后在白纸上作的图。(1)在甲图上

8、标出O点及Ox、Oy轴，并说明这两条坐标轴是如何作出的_。(2)固定斜槽轨道时应注意使_。(3)实验过程中需经过多次释放小球才能描绘出小球平抛运动的轨迹，实验中应注意_。(4)计算小球平抛初速度的公式v0_，根据图乙给出的数据，可计算出v0_m/s。【解析】(1)如图所示，在斜槽末端小球球心在白纸上的投影为O点，从O点开始作平行重垂线向下的直线为Oy轴，再垂直于Oy作Ox轴。(2)为了保证小球离开斜槽时的速度沿水平方向，应调整斜槽使底端切线沿水平方向。(3)为了保证小球每次做平抛运动的轨迹一致，要求它的初速度相同，故每次都让小球从斜槽的同一高度处无初速度滚下。(4)由于xv0t，ygt2，故初

9、速度v0x，根据图乙给出的数据，可计算出v01.6 m/s。答案：(1)图见解析利用重垂线作Oy轴，Oy轴与重垂线平行，再垂直于Oy作Ox轴(2)底端切线沿水平方向(3)使小球每次都从同一高度处无初速度滚下(4)x1.6创新型实验类型一不变目的变装置(创新速度的测量)【典例2】在“探究平抛运动的特点”的实验中：(1)为减小空气阻力对小球的影响，选择小球时，应选择_。(填序号)A实心小铁球B空心小铁球C实心小木球 D以上三种球都可以(2)高一某班某同学为了更精确地描绘出小球做平抛运动的轨迹，使用频闪照相机(每隔相等时间T拍一次照片)拍摄小球在空中的位置。如图所示为一小球做平抛运动的频闪照片的一部

10、分，图中背景方格的边长表示实际长度8 mm，如果g取10 m/s2，那么：照相机的频闪周期T_s；小球做平抛运动的水平初速度大小是_m/s。【解析】(1)为了减小空气阻力对小球的影响，要选择体积较小、质量较大的实心小铁球，故选项A正确；(2)在竖直方向上，根据y2LgT2得：T0.04 s小球平抛运动的初速度大小为：v00.6 m/s答案：(1)A(2)0.040.6【创新解读】(1)利用频闪照相机记录平抛运动的轨迹。(2)竖直方向上利用匀变速直线运动的运动规律：yaT2，求出小球运动的时间。类型二不变装置变目的(测量小球落地的动能)【典例3】某物理兴趣小组采用如图所示的装置深入研究平抛运动。

11、质量分别为mA和mB的A、B小球处于同一高度，M为A球中心初始时在水平地面上的垂直投影。用小锤打击弹性金属片，使A球沿水平方向飞出，同时松开B球，B球自由下落。A球落到地面N点处，B球落到地面P点处。测得mA0.04 kg，mB0.05 kg，B球距地面的高度是1.225 m，M、N点间的距离为1.500 m，则B球落到P点的时间是_s，A球落地时的动能是_J。(忽略空气阻力，g取9.8 m/s2)【解析】由hgt2得：t s0.5 s；由xvt得：v m/s3 m/s；由动能定理可知：WEk2Ek1，所以Ek2WEk1mAghmAv20.049.81.225 J0.0432 J0.66 J。答案：0.50.66【创新解读】装置还是原来的装置，把测量小球的速度变换为测量小球落地时的动能。不变装置变目的是高考的又一趋势。