2024届高考物理一轮复习学案：第5讲实验 探究平抛运动的特点

实验：探究平抛运动的特点 知识点　实验目的、器材、原理、步骤、注意事项、误差分析 1．实验原理 (1)在同一高度将A球水平抛出的同时由静止释放B球，两球同时落地，说明平抛运动的竖直分运动为自由落体运动。 (2)用描迹法画出小球平抛运动的轨迹，以抛出点为坐标原点建立直角坐标系，在轨迹上选取A、B、C、D四点，满足yA∶yB∶yC∶yD＝1∶4∶9∶16，则有TOA＝TAB＝TBC＝TCD，由xA∶xB∶xC∶xD＝1∶2∶3∶4可知平抛运动水平分运动为匀速运动。 2．实验器材 平抛运动演示仪、铁架台、斜槽、小球、方木板、白纸、图钉、铅垂线、三角板、铅笔、刻度尺。 常见考法：计算平抛物体的初速度 情景1：若原点O为抛出点，利用公式x＝v0t和y＝gt2即可求出多个初速度v0＝x，最后求出初速度的平均值，这就是做平抛运动的物体的初速度． 情景2：若原点O不是抛出点 在轨迹曲线上取三点A、B、C，使xAB＝xBC＝x，如图所示．A到B与B到C的时间相等，设为T. 用刻度尺分别测出yA、yB、yC，则有yAB＝yB－yA，yBC＝yC－yB. yBC－yAB＝gT2，且v0T＝x，由以上两式得v0＝x. 例题1．图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图。 （1）为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，正确的是 ； A．通过调节使斜槽末端的切线保持水平 B．实验所用斜槽的轨道必须是光滑的 C．每次必须由静止释放小球，而释放小球的位置始终相同 D．将球的位置标在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线 （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；（g取9.8m/s2） （3）在另一次实验中将白纸换成方格纸，每小格的边长，通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图丙所示，则该小球做平抛运动的初速度为 ；若以A点为坐标原点，水平向右和竖直向下为正方向建立直角坐标系，则小球的抛出点坐标为 。（g取9.8m/s2） 解析：（1）A．为了保证小球的初速度水平，需调节使斜槽的末端保持水平，A正确； BC．为了保证小球每次平抛运动的初速度大小相等，应使小球每次从斜槽的同一位置由静止释放，斜槽不一定需要光滑，B错误C正确； D．将球的位置标在纸上后，取下纸，用平滑曲线连接得到平抛运动的轨迹，D错误。故选AC。 （2）[2] 根据 解得 则小球平抛运动的初速度 （3）[3] 在竖直方向上，根据 解得 小球平抛运动的初速度 [4] B点的竖直分速度 从抛出点到B点的时间 则抛出点到B点的水平位移 抛出点到B点的竖直位移 所以抛出点距离A点的水平距离 抛出点到A点的竖直距离 以A点的坐标原点，则抛出点坐标为（-3，-1） 练习： 1．某学习小组利用不同的实验装置，进行探究平抛运动规律的实验： （1）甲同学采用如图甲所示的装置。为了验证做平抛运动的小球在竖直方向做自由落体运动，用小锤打击弹性金属片，A球水平抛出，同时B球被松开自由下落。关于该实验，下列说法中正确的有 。 A．两球的质量应相等 B．两球的质量可以不相等 C．两球应同时落地 D．应改变装置的高度，多次实验 E.实验也能说明A球在水平方向上做匀速直线运动    （2）乙同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图乙所示的小球做平抛运动的照片，图中背景方格的边长均为5cm，如果重力加速度g取，照相机的闪光频率为 Hz；小球平抛的初速度大小为 m/s，经过B点时的竖直分速度大小为 m/s。（所有结果保留2位有效数字） 2．某同学用图示装置研究平抛运动及其特点，他的实验操作是：在小球A、B处于同一高度时，用小锤轻击弹性金属片，使A球水平飞出，同时B球被松开。    ①他观察到的现象是：小球A、B （填“同时”或“不同时”）落地； ②让A、B球恢复初始状态，多次用不同的力敲击弹性金属片，观察到相同的现象，这说明：平抛运动的竖直方向是 。 3．在“探究平抛运动规律”的实验中，某同学进行如下实验探： （1）探究一，采用图1示装置，他的实验操作是：在小球A、B处于同一高度时，用小锤轻击弹性金属片，使A球水平飞出，同时B球被松开。他观察到的现象是：小球A、B 填“同时”或“不同时”落地；上述现象说明：平抛运动的竖直分运动是 运动。 （2）探究二，采用图2实验装置。 ①下列实验操作合理的有 。 A．安装斜槽轨道，需使其末端保持水平 B．背板应保持竖直 C．每次小球需从斜槽同一位置由