第四章 实验5 探究平抛运动的特点（Word教参）-【优化指导】2024高考物理一轮复习高中总复习·第1轮（单选版 新教材 新高考）

实验❺　探究平抛运动的特点 一、实验器材 　斜槽、小球、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。 二、实验操作 1．探究平抛运动竖直分运动的特点 (1)进行实验：如图所示，用小锤打击弹簧金属片，A球做平抛运动，同时B球做自由落体运动。 (2)实验现象：A、B两个小球同时开始运动，下降相同高度，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：如图所示，调节斜槽M使其末端水平；调节背板使其处于竖直平面，以确保小球的运动不接触背板；将一张白纸衬垫一张复写纸，紧贴在背板上；卡好倾斜挡板N。 (2)建坐标系：把钢球静放在槽口处，将球心在木板上的投影点O作为坐标原点，利用重垂线画出竖直的y轴，画出水平的x轴。 (3)印上痕迹：让钢球从斜槽某一确定的高度滚下，平抛运动中会落到倾斜的挡板N上，在白纸上留下印迹。 (4)重复：上下调节挡板N，重复步骤(3)，在白纸上记录多个位置。 三、数据记录及分析 由图中的特殊位置进行数据分析。 1．竖直分运动 竖直分位移yOA＝h、yAB＝3h、yBC＝5h，由于Δy＝gT2，所以O→A、A→B及B→C所用的时间T相等。 2．水平分运动 水平分位移xOA＝3h、xAB＝3h、xBC＝3h，由x＝v0T可知平抛运动的水平分运动是匀速直线运动。 由如图的数据可以求出平抛运动的初速度。 由Δh＝hBC－hAB＝gt2得t＝，则初速度v0＝＝x。 考点一 教材原型实验(物理观念、科学探究) 角度 实验操作与注意事项 1．斜槽安装：实验中必须调整斜槽末端，使其切线水平。 2．小球释放 (1)小球每次必须从斜槽上的同一位置由静止滚下。 (2)小球开始滚下的位置高度要适中，以使小球平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜。 【典例1】(2022·浙江1月选考)在“研究平抛运动”实验中，以小钢球离开轨道末端时球心的位置为坐标原点O，建立水平与竖直坐标轴。让小球从斜槽上离水平桌面高为h处静止释放，使其水平抛出，通过多次描点可绘出小球做平抛运动时球心的轨迹，如图所示。在轨迹上取一点A，读取其坐标(x0，y0)。 (1)下列说法正确的是 。 A．实验所用斜槽应尽量光滑 B．画轨迹时应把所有描出的点用平滑的曲线连接起来 C．求平抛运动初速度时应读取轨迹上离原点较远的点的数据 (2)根据题目所给信息，小球做平抛运动的初速度大小v0＝ 。 A．　　　　　　 B． C．x0 D．x0 (3)在本实验中要求小球多次从斜槽上同一位置由静止释放的理由是 。 答案：(1)C　(2)D　(3)确保多次运动的轨迹相同 解析：(1)只要保证小球每次从同一位置由静止释放、到达斜槽末端的速度大小相同即可，与实验所用斜槽是否光滑无关，故A错误；画轨迹时应舍去误差较大的点，把误差小的点用平滑的曲线连接起来，故B错误；求平抛运动的初速度时应读取轨迹上离原点较远的点的数据，便于减小读数产生的偶然误差，故C正确。 (2)坐标原点O为抛出点，由平抛规律有x0＝v0t，y0＝gt2，联立解得平抛的初速度为v0＝x0，D正确。 (3)小球多次从斜槽上同一位置由静止释放是为了保证小球到达斜槽末端的速度大小都相同，从而能确保多次运动的轨迹相同。 角度 数据处理及误差分析 【典例2】(2021·全国乙卷)某同学利用图甲所示装置研究平 抛运动的规律。实验时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球进行拍摄，频闪仪每隔0.05 s发出一次闪光，某次拍摄后得到的照片如图乙所示(图中未包括小球刚离开轨道的影像)。图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行，其上每个方格的边长为5 cm。该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图乙中标出。 完成下列填空：(结果均保留2位有效数字) (1)小球运动到图乙中位置A时，其速度的水平分量大小为 m/s，竖直分量大小为 m/s； (2)根据图乙中的数据可得，当地重力加速度的大小为 m/s2。 答案：(1)1．0　2.0　(2)9.7 解析：(1)小球在水平方向上做匀速直线运动，小球运动到A点时，由题图乙可知，其速度的水平分量vx＝ m/s＝1．0 m/s，小球在竖直方向上做匀加速直线运动，根据中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度可知，小球运动到A点时，其速度的竖直分量vy＝ m/s≈2.0 m/s。 (2)在竖直方向上，根据Δy＝gT2，解得当地的重力加速度g＝ m/s2＝9.7 m/s2。 考点二 实验的拓展与创新(科学探究、科学思维) 角度 实验数据获取上的创新 1．用频