[26354677]5.3实验:探究平抛运动的特点-2020-2021学年高一物理同步课堂帮帮.docx
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1、第五章 抛体运动第3节 实验:探究平抛运动的特点一、判断平抛运动的轨迹是不是抛物线1平抛运动的轨迹是一条_,由于竖直方向只受_作用,它的纵坐标的变化规律与_的规律一样;2要探究做平抛运动的物体在水平方向的运动特点,需要测量几段相等的时间内物体在水平方向上的位移,看这些位移是否相等,因此要在实验中设法得到平抛运动的轨迹,在平抛运动轨迹上找到每隔相等时间物体能到达的_,测量两相邻位置间的_,分析这些位移的特点。二、计算平抛物体的初速度(1)根据平抛物体的_可以计算物体的初速度;平抛运动可看作水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合成,即x=_,y=_。对运动的轨迹,建立坐标系,测量出x、
2、y,再利用公式v0=_,求出平抛物体的初速度。曲线 重力 自由落体 位置 位移v0t 运动轨迹 一、描迹法描绘平抛运动的轨迹(1)实验设计利用实验室的斜面小槽等器材安装成如图所示的装置。钢球从斜槽上滚下,通过水平槽飞出后做平抛运动。每次都使钢球从斜槽上同一位置由静止释放,则钢球每次在空中做平抛运动的轨迹相同。设法用铅笔描出小球经过的位置。通过多次实验,在竖直白纸上记录钢球所经过的多个位置,用平滑的曲线将各点连起来,从而得到钢球做平抛运动的轨迹。这样我们就可以利用运动轨迹研究平抛运动的性质并确定平抛运动中的各个物理量。(2)实验器材末端水平的斜槽、木板、坐标纸、图钉、小球、刻度尺、重垂线、铅笔等
3、。(3)实验步骤安装调整斜槽:将固定有斜槽的木板放在实验桌上,用平衡法检查木板是否水平,即将小球放在斜槽末端直轨道上,小球若能静止在直轨道上的任意位置,则表明斜槽末端已调水平;安装调整竖直平板:用图钉把坐标纸钉在竖直木板上,并用悬挂在槽口的重垂线检查坐标纸上的竖直线是否竖直,然后固定竖直木板,使在重复实验的过程中,木板与斜槽的相对位置保持不变;确定坐标原点及坐标轴:选定斜槽末端处小球球心所在的点为坐标原点O,从坐标原点O画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴;描绘运动轨迹:让小球在斜槽的某一固定位置由静止滚下,并从O点开始做平抛运动,先用眼睛粗略地确定小球在某一x值处(如x=1 cm)的y值。然后
4、使小球从开始时的位置滚下,在粗略确定的位置附近,用铅笔较准确地确定小球通过的位置(小球刚好经过铅笔尖处),并在坐标纸上记下这一点,以后依次改变x的值,用同样的方法确定其他各点的位置。取下坐标纸用平滑的曲线把这些点连接起来,就得到小球做平抛运动的轨迹。(4)实验注意事项固定斜槽时,要保证斜槽末端的切线水平,以保证小球的初速度水平;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,保证小球在运动中靠近但不接触木板;小球每次从槽中的同一位置由静止释放;要在斜轨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;计算小球的初速度时,应
5、选距抛出点稍远一些的点为宜,以便于测量和计算。【例题1】(2020湖南省长沙县第九中学高一期末)图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图(1)实验前应对实验装置反复调节,直到斜槽末端切线水平,每次让小球从同一位置由静止释放,是为了使每次小球平抛的_相同(2)图乙是正确实验取得的数据,其中O为抛出点,则此小球做平抛运动的初速度为_m/s(g取(3)在“研究平抛物体运动”的实验中,如果小球每次从斜槽滚下的初始位置不同,则下列说法中正确的是_A小球平抛的初速度相同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均相同D小球通过相同的水平位移所用时间相同【答案】初速度 1.6 BC 【详解】(1)1
6、为了保证小球的初速度水平,斜槽末端应切线水平,为了保证小球的初速度相等,每次让小球从同一位置由静止释放(2)2根据,代入数据解则初速度(3)3在“研究平抛物体运动”的实验中,如果小球每次从斜槽滚下的初始位置不同,则小球平抛运动的初速度不同,抛物线的轨迹不同,故A错误,B正确;平抛运动的时间与初速度无关,由高度决定,可以知道小球在空中运动的时间相同,因为初速度不同,则相同水平位移所用的时间不同,故C正确,D错误所以选BC二、计算平抛物体的初速度根据平抛物体的运动轨迹可以计算物体的初速度,平抛运动可看作是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合成,即x=v0t,对运动的轨迹,建立坐标系,
7、测量出x、y,再利用公式,求出平抛物体的初速度。【例题2】(2020定远县育才学校高一期末)下面是做“研究平抛物体的运动”实验的步骤A将钢球从斜槽上的某点释放,它离开槽后在空间做平抛运动,在小球运动轨迹的某处用带孔的卡片迎接小球,使球恰好从孔中央通过而不碰到边缘,然后对准孔中央在白纸上记下一点;B以斜槽末端作为平抛运动的起点,在白纸上标出的位置;C取下白纸,在纸上画一条与竖直线垂直的水平直线;D用光滑曲线把记录小球通过的位置的若干点连接起来,就得到平抛运动的轨迹,由于测定各个点时存在误差,所画的曲线可不通过个别偏差大的点,但必须保持曲线光滑,不允许出现凹陷处;E从斜槽上不同点释放小球,用步骤A
8、的方法确定平抛轨迹上的其他点;F.在曲线上取个点(不必是步骤A测出的点),用尺测出每个点的坐标值、,分别求出小球的初速度,然后取平均值就得到实验测出的初速度;G.靠目测在纸上画出点向下的竖直线;H.将白纸用图钉钉在竖直的木板上,在木板的左上角固定斜槽。(1)以上实验步骤有错误或不足,需要修改的是_;(写出一条即可)(2)若用一张印有小方格的纸记录轨迹,小方格的边长为,小球在平抛运动途中的几个位置如图中的、所示,则小球平抛的初速度的计算式为_(用、表示)。【答案】步骤B中应将小球处于斜槽末端时球心位置作为平抛运动的起点及坐标原点,步骤E中从相同的位置释放小球,步骤G中利用重锤线画出竖直线。 【详
9、解】(1)1步骤B中应将小球处于斜槽末端时球心位置作为平抛运动的起点及坐标原点,步骤E中从相同的位置释放小球,步骤G中利用重锤线画出竖直线Oy。(2)2在竖直方向上,根据得则初速度为。1(2020安徽省阜南实验中学高一月考)用如图所示装置做“研究平拋运动”实验时,为保证小球从斜槽末端水平拋出,应()A减小斜槽的粗糙程度B使斜槽末端切线水平C每次由静止释放小球D每次从同一位置释放小球2(2020元氏县第四中学高一期中)在研究平抛物体运动的实验中,造成实验误差的原因有()A小球下滑时受到轨道对它的摩擦力B斜槽的末端切线不水平C坐标纸的竖线不与重垂线平行D每次小球从轨道上开始滑下的位置不同3(202
10、0长春市第二十九中学高一月考)我们利用斜面小槽来研究平抛运动,下列做法不可以减小实验误差的是()A使用密度小、体积大的钢球B尽量减小钢球与斜槽间的摩擦C实验时,让小球每次都从同一高度由静止开始滚下D使斜槽末端的切线保持水平4(2020安徽马鞍山高一期末)(1)在做“研究平抛运动”实验时,除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外,下列器材中还需要的是_(填字母)A秒表 B天平 C弹簧测力计 D重垂线 E刻度尺(2)实验中,通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹。为了能较准确地描绘小球的运动轨迹,下面列出了一些操作要求,你认为正确的选项是_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可以不同C每次必
11、须由静止释放小球D小球运动时可以与木板上的白纸或方格纸相接触E将球的位置记录在纸上后,取下纸,用直尺将点连成折线(3)图为某次实验中作出的平抛运动的轨迹,O为平抛的起点,则此次实验的水平初速度大小为_m/s(g取9.8m/s2)5(2020卢龙县中学高一月考)在研究小球平抛运动的实验中,某同学只记录了A、B、C三个点而忘了抛出点的位置,今取A为坐标原点,建立了如图所示坐标系,平抛轨道上三点的坐标值图中已标出,则:(1)以下是实验过程中的一些做法,其中合理的是_。A安装斜槽轨道,使其末端保持水平B每次小球释放的初始位置可以任意选择C每次小球应从同一高度由静止释放D为描出小球的运动轨迹,描绘的点可
12、以用折线连接(2)小球由A运动到B所用的时间为_S。(3)小球平抛的初速度为_m/s。(4)小球经过B点时的速度大小为_m/s。6(2020湖南怀化高一期末)如图所示是某种“研究平抛运动”的实验装置:(1)当a小球从斜槽末端水平飞出时与b小球离地面的高度均为H,此瞬间电路断开使电磁铁释放b小球,最终两小球同时落地,改变H大小,重复实验,a、b仍同时落地,该实验结果可表明(_)A两小球落地速度的大小相同 B两小球在空中运动的时间相等Ca小球在竖直方向的分运动与b小球的运动相同Da小球在水平方向的分运动是匀加速直线运动(2)利用该实验装置研究a小球平抛运动的速度,从斜槽同一位置释放小球,实验得到小
13、球运动轨迹中的三个点A、B、C,如图乙所示,图中O为抛出点,B点在两坐标线交点,坐标xB=40cm,yB=20cm,则a小球水平飞出时的初速度大小为v0=_m/s;平抛小球在B点处的瞬时速度的大小为vB=_m/s(g=10m/s2)7(2020浙江诸暨中学高一月考)在用斜槽轨道做“研究平抛物体运动”的实验中,(1)斜槽末端的切线必须是水平的,这样做的目的是_;A保证小球飞出时有适当的速度大小B保证小球飞出时速度沿水平方向C保证小球在空中运动的时间每次都相等D保证小球运动的轨道是一条抛物线(2)实验简要步骤如下:A让小球多次从_释放,在印有小方格的纸上记下小球碰到铅笔笔尖的位置,如图中a、b、c
14、、d所示;B安装器材时,注意让斜槽_,记下平抛初位置O点和过O点的竖直线;C取下印有小方格的纸,以O为原点,以竖直线为y轴建立平面直角坐标系,用平滑曲线画出物体的运动轨迹;上述实验步骤的合理顺序是_;如图所示,在“研究平抛物体运动”的实验中,用一张印有小方格的纸记录轨迹,小方格的边长l=1.25cm。若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示,则小球平抛的初速度的计算式为v0=_(用l、g表示),其值是_(取g=9.8m/s2),小球在b点的速率是_。8(2020遵化市高级中学高一开学考试)图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图。 (1)实验前应对实验装置反复调节,直到斜槽末端
15、切线_。(2)图乙是正确实验取得的数据,其中O为抛出点,则此小球做平抛运动的初速度为_m/s(g9.8 m/s2)。(保留三位有效数字)9(2020福建南平高一期末)用如图甲所示装置研究平抛运动,将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上,钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点水平飞出,落在水平挡板MN上。由于挡板靠近硬板一侧较低,钢球落在挡板上时,钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板,重新释放钢球,如此重复,白纸上将留下一系列痕迹点。(1)下列实验条件必须满足的有_;A斜槽轨道光滑B斜槽轨道末段水平C挡板高度等间距变化D每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球(2)为定量研究,建立以水平方向为
16、x轴、竖直方向为y轴的坐标系。a取平抛运动的起始点为坐标原点,将钢球静置于Q点,钢球的_(选填“最上端”、“最下端”或者“球心”)对应白纸上的位置即为原点;b若遗漏记录平抛轨迹的起始点,也可按下述方法处理数据:如图乙所示,在轨迹上取A、B、C三点,AB和BC的水平间距相等且均为x,测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2,则_(选填“”、“=”或者“ 【详解】(1)1通过步骤理解实验原理和方法,控制实验条件,确保平抛的初速度大小一定、方向水平,只要无初速度等高点释放,由动能定理知道,到斜槽末端速度大小一定,和斜槽是否光滑无关;为了描出运动轨迹,和挡板是否竖直等间距移动无关,故选BD。(2)2为
17、了凸显研究质点的运动,应该体现球心,所以选球心为原点;3由水平间距相等,知道时间等时,在竖直方向匀变速,若初速度为零,竖直间距的比值应该是1:3:5,而A点不是抛出点,比值应该更大,填写“”;4由可得10【答案】CD 2.0 2.8 不是 【详解】(1)1A、本实验与小球的质量无关,故A错误;B、该实验要求小球每次抛出的初速度要相同而且水平,因此要求小球从同一位置静止释放,至于是否光滑没有影响,故B错误;C、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,所以斜槽轨道必须要水平,故C正确;D、为确保有相同的水平初速度,所以要求从同一位置无初速度释放,故D正确。故选CD。
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