第四章 实验5 探究平抛运动的特点-【导与练】2024高考物理一轮复习高中总复习第1轮教学课件PPT（新教材，人教版）

实验5　探究平抛运动的特点 梳理必备知识 回归教材 一、实验目的 1.用实验与理论进行探究、分析,认识平抛运动的规律。 2.用实验方法描绘出平抛物体的运动轨迹。 3.根据平抛物体的运动轨迹确定其初速度。 二、实验原理 三、实验器材 斜槽、竖直固定在铁架台上的木板、铅笔、白纸、图钉、小球、刻度尺、 重垂线。 四、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,如图乙所示。 五、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,则当以抛出点为坐标原点建立直角坐标系后,轨迹上各点的坐标具有y=ax2的关系,且同一轨迹上a是一个特定的值。 (2)实验方法。 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,看计算得到的a值在误差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值。 2.计算平抛运动的初速度 (1)平抛轨迹完整(即含有抛出点)。 六、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。 3.轨迹上的描点不准确等。 七、注意事项 1.固定斜槽时,要保证斜槽末端的切线水平,保证小球的初速度水平。 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,固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直。 3.小球每次从斜槽上的同一位置由静止释放,为此,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。 提升关键能力 突破考点 考点一　基础性实验 [例1] [实验原理与操作] (2022·天津河东区模拟)用如图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　　　　。(多选)  A.斜槽轨道光滑 B.斜槽轨道末端水平 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 解析:(1)为了能画出平抛运动轨迹,首先保证钢球做的是平抛运动,所以斜槽轨道不一定要光滑,但斜槽轨道末端必须是水平的;同时要让钢球总是从同一位置无初速度释放,这样才能找到同一运动轨迹上的几个点,A错误,B、D正确。挡板只要能记录下钢球下落在不同高度时的不同的位置即可,不需要等间距变化,C错误。 答案:(1)BD (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,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　　　　(选填“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　　 　　(选填“需要”或“不需要”)y轴与铅垂线平行。  [例1] [实验原理与操作] (2022·天津河东区模拟)用如图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。 答案:(2)球心　需要 解析:(2)钢球在运动中记录下的是其球心的位置,故抛出点也应是钢球静置于Q点时球心的位置,故应以钢球的球心对应白纸上的位置为坐标原点;钢球在竖直方向为自由落体运动,故y轴必须保证与铅垂线平行。 (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　　　。(多选)  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 [例1] [实验原理与操作] (2