2022届高考物理一轮突破实验五 探究平抛运动的特点

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y＝ax2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y＝ax2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x＝v0t，y＝gt2，所以v0＝x。 (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Δh＝hBC－hAB＝gt2，所以t＝，初速度v0＝＝x。 【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点的坐标x和y，由公式：x＝v0t和y＝gt2，解得v0＝x，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”