第四章 实验5 探究平抛运动的特点-【直击双1流】2024高考物理一轮复习讲义

实验 5 探究平抛运动的特点 一、实验目的 1. 用实验方法描出平抛物体的运动轨迹。 2. 通过实验,探究平抛运动在竖直方向和水 平方向的运动规律。 二、实验原理 用平抛竖落仪和研究平抛运动的实验装置 分别得出小球平抛运动在竖直、水平方向的分运 动特点,然后用研究平抛运动的实验装置得出小 球做平抛运动的不同时刻的位置,用平滑曲线连 接各位置,得到小球做平抛运动的轨迹。 三、实验器材 斜槽、钢球、竖直固定在铁架台上的木板、重 垂线、白纸、图钉、刻度尺、三角板、铅笔。 四、实验步骤 1.探究平抛运动竖直分运动的特点 (1) 进行实验:在如图甲所示的实验中,用 小锤打击弹簧金属片后,A球沿水平方向抛出,做 平抛运动;同时 B 球被释放,自由下落,做自由落 体运动。 (2) 实验现象:A、B两小球从相同高度,同时 开始运动,又同时落地。 (3) 实验结论:平抛运动在竖直方向上的分 运动是自由落体运动。 2.探究平抛运动水平分运动的特点 (1) 安装:在如图乙所示的装置中,斜槽 M 末端水平。 调节调平螺丝,使背板处于竖直平面 内,卡好倾斜挡板 N。 将一张白纸衬垫一张复写 纸,紧贴在背板上。 (2) 建坐标系:把钢球放在槽口处,用铅笔 记下钢球在槽口(轨道末端) 时球心所在木板上 的投影点O,O点即为坐标原点,利用重垂线画出 过坐标原点的竖直线作为 y 轴,利用三角板画出 水平向右的直线为 x 轴。 (3) 印上痕迹:钢球在斜槽 M 中从某一高度 滚下,从末端飞出后做平抛运动。 钢球落到倾斜 挡板 N 后, 就会挤压复写纸, 在白纸上留下 印迹。 (4) 重复:上下调节倾斜挡板N,通过多次实 验,在白纸上记录钢球所经过的多个位置。 (5) 描轨迹:用平滑的曲线把这些印迹连接 起来,就能得到钢球做平抛运动的轨迹。 (6) 分析轨迹图像:因为平抛运动的竖直分 运动为自由落体运动,所以从起点开始,相邻相 等时间间隔的竖直分位移之比为 1 ∶ 3 ∶ 5 ∶ …,据 此可确定间隔相等时间时小球所在的位置,在 x 轴上从 O 点起,量出相等时间间隔内的水平位 移,可知各段位移相等。 (7) 得出结论:平抛运动在水平方向的分运 动为匀速直线运动。 五、误差分析 1. A、B 两小球由于不完全相同,因而在空中 所受阻力不同,产生误差。 2. 探究平抛运动竖直分运动的特点时,用小 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 65　　　直击双 1流　高考物理 锤击打弹性金属片时,A小球不能完全水平飞出, B 小球不能立即被松开、同时下落,产生误差。 3. 安装斜槽时,其末端切线不水平,导致小 球离开斜槽后不做平抛运动,产生误差。 4. 建立坐标系时,坐标原点的位置确定不准 确,导致轨迹上各点的坐标不准确,产生误差。 5. 小球每次自由滚下时起始位置不完全相 同,导致轨迹出现误差。 6. 确定小球运动的位置时不准确, 会导致 误差。 7. 量取轨迹上各点坐标时不准确, 会导致 误差。 六、注意事项 1. 用小锤水平击打弹性金属片中央位置,确 保 A 小球能够沿水平方向飞出。 2. 调节好平抛竖落仪,确保用小锤击打弹性 金属片的同时 B 小球被松开,自由下落。 3. A、B 两小球选择体积小、质量大,大小、材 料、质量完全相同的小球。 4. 确保 A、B 两小球运动前释放高度相同,且 落到同一水平面上。 5. 调节铁架台,通过观察重垂线,使铁架台 底座水平, 从而使倾斜挡板水平, 木板在竖直 面内。 6. 斜槽的末端必须调节水平。 7. 钢球必须从同一位置滚下。 8. 钢球应选比较小的, 使记录的位置尽量 准确。 例 1 (2023 原创) 如图甲所示是小球做平 抛运动的实验装置图,通过多次实验,在坐标纸 上记录小球所经过的多个位置,用平滑的曲线将 各点连接起来,从而得到小球做平抛运动的轨 迹。 如图乙所示是小球做平抛运动时被拍下的 频闪照片的一部分,图中正方形方格纸每一小格 的边长均为 5 cm。 回答下列问题: 　 　 甲 乙 (1) 小球的初速度为 m / s。 (2) 计算得出当地的重力加速度为 g = m / s2。 (3) 拍摄第二张频闪照片时,小球在竖直方 向的速度为 m / s。 (4) 拍摄第一张