第4章 实验5 探究平抛运动的特点（word教参）-【正禾一本通】2024高考物理高三一轮总复习高效讲义（新教材新高考）

实验五　探究平抛运动的特点 【实验目的】 　1.用实验的方法描绘出平抛运动的轨迹。2.用实验轨道求解做平抛运动物体的初速度。 备考第1步——理清实验过程，注意实验事项 一、实验原理 使小球做平抛运动，利用描点法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。 二、实验器材 斜槽(带小球)、木板及竖直固定支架、白纸、图钉、重垂线、三角板、铅笔、刻度尺。 三、实验步骤 1．按实验原理图甲安装实验装置，使斜槽末端水平。 2．以水平槽末端端口上小球球心位置为坐标原点O，过O点画出竖直的y轴和水平的x轴。 3．使小球从斜槽上同一位置由静止滚下，把笔尖放在小球可能经过的位置上，如果小球运动中碰到笔尖，就用铅笔在该位置画上一点。用同样方法，在小球运动路线上描下若干点。 4．将白纸从木板上取下，从O点开始连接画出的若干点，描出一条平滑的曲线，如实验原理图乙所示。 四、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：图像法 建立y ­x2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y ­x2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x＝v0t，y＝gt2，故v0＝x。 (2)平抛运动轨迹残缺(即无抛出点) 如图所示，在轨迹上任取三点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。,【注意事项】 [实验仪器]　 　　 保证斜槽末端切线水平，木板竖直且与小球下落的平面平行，并使小球运动时靠近木板，但不接触。 [实验过程]　 　　 ①小球每次都从斜槽上同一位置由静止滚下。 ②小球做平抛运动的起点不是槽口的端点，应是小球在槽口时，球的重心在木板上的水平投影点。 ③小球在斜槽上开始滚下的位置要适当，以便使小球运动的轨迹由木板的左上角到右下角。 ④固定木板时要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直。 [数据处理]　 　　 要选取距O点远些的点来计算小球的初速度，这样可减小误差。 [误差分析]　 　　 ①斜槽末端没有调节成水平状态，导致初速度不水平。 ②坐标原点不够精确等。 备考第2步——研典题破重难，透析高考考法 层级1 基础实验过关 【例1】 (2019·北京高考)用如图1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x轴、竖直方向为y轴的坐标系。 ①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________(填“最上端”“最下端”或“球心”)对应白纸上的位置即为原点；在确定y轴时______(填“需要”或“不需要”)y轴与重锤线平行。 ②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2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______(填“大于”“等于”或“小于”)。可求得钢球平抛的初速度大小为____________(已知当地重力加速度为g，结果用上述字母表示)。 (3)为了得到平抛物体的运动轨迹，同学们还提出了以下三种方案，其中可行的是(　　) A．从细管水平喷出稳定的细水柱，拍摄照片，即可得到平抛运动轨迹 B．用频闪照相在同一底片上记录平抛小球在不同时刻的位置，平滑连接各位置，即可得到平抛运动轨迹 C．将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔尖紧靠白纸板，铅笔以一定初速度水平抛出，将会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹 (4)伽利略曾研究过平抛运动，他推断：从同一炮台水平发射的炮弹，如果不受空气阻力，不论它们能射多远，在空中飞行的时间都一样。这实际上揭示了平抛物体(　　) A．