第4章 第5讲 实验：探究平抛运动的特点（Word教参）-【创新方案】2024高考物理一轮复习（新教材 新高考）

第五讲　实验：探究平抛运动的特点(重点实验) 一、理清原理与操作 原理装置图 操作要领 (1)调节：①斜槽末端水平；②固定白纸的平板竖直。 (2)确定平抛起点：将小球飞离斜槽末端时球心的位置描在白纸上。 (3)操作：①每次都从同一位置释放小球； ②上下调节挡板N，通过多次实验，在白纸上记录小球所经过的多个位置。 (4)轨迹获取：用平滑曲线把白纸上各印迹连接起来。 二、掌握数据处理方法 1．平抛轨迹完整(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＝，所以初速度v0＝＝x 。 三、强化重点环节和关键能力 1．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，固定时要用铅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。 2．误差分析 (1)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。 (2)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。 (3)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。 (4)确定小球运动的位置时不准确，会导致误差。 (5)量取轨迹上各点坐标时不准确，会导致误差。 本实验的命题特点主要集中在以下两个方面：(1)轨迹的坐标原点是否为小球平抛的起点；(2)因实验原理与装置的不同，确定小球运动轨迹的方式也不同，数据处理的方法也有所不同。 关键点(一)　坐标原点是否为平抛起点 [考法感悟] 1.(2023·石家庄高三调研)利用频闪照片研究平抛运动规律，得到的照片经1∶1还原后如图所示，连续曝光过程中小球依次出现在A、B、C三个位置，图中每个正方形的边长为20 cm，重力加速度g取10 m/s2，空气阻力不计。 (1)频闪照相机的曝光频率为________Hz； (2)平抛运动的水平初速度为________m/s； (3)以A点为坐标原点，水平向右为x轴正方向，竖直向下为y轴正方向，则平抛运动抛出点的坐标为________。(以cm为单位) 解析：(1)由题图可得，AB、BC间的水平和竖直距离分别为x1＝x2＝60 cm＝0.6 m，y1＝0.6 m，y2＝1.0 m　 由于Δy＝y2－y1＝gT2 可得频闪照相机的曝光周期为T＝＝0.2 s 频闪照相机的曝光频率为f＝＝5 Hz。 (2)水平方向上x＝v0t 可得平抛运动的水平初速度v0＝3 m/s。 (3)设抛出点坐标为(x0，y0)，小球落在B点时的竖直速度为vyB＝＝4 m/s 由于yB－y0＝＝0.8 m 可得y0＝－0.2 m＝－20 cm 由于xB－x0＝v0t＝v0·＝1.2 m 可得x0＝－0.6 m＝－60 cm 抛出点坐标为(－60，－20)。 答案：(1)5　(2)3　(3)(－60，－20) 2.(2022·浙江1月选考，节选)在“研究平抛运动”实验中，以小钢球离开轨道末端时球心位置为坐标原点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________(单选)。 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＝________(单选)。 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_____________。 解析：(1)只要保证小球每次从同一位置静止释放，到达斜槽末端的速度大小都相同，与实验所用斜槽是否光滑无关，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，B错误；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，便于减小读数产生的偶然误差，C正确。 (2)坐标原点O为抛出