(配套教参)第四章 实验五 探究平抛运动的特点-【高考领航】2024高考物理大一轮复习教师用书word+课件PPT（新教材，人教版）

实验五　探究平抛运动的特点 一、实验基本技能 1．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)用实验方法描出平抛物体的运动轨迹。 (3)根据平抛运动的轨迹确定平抛物体的初速度。 2．实验原理：平抛运动可看作两个分运动的合成：一个是水平方向的匀速直线运动，另一个是竖直方向的自由落体运动，则水平方向上有x＝v0t，竖直方向上有y＝gt2，令小球做平抛运动，利用追踪法逐点描出小球运动的轨迹，建立坐标系，测量出x、y，再利用公式可得初速度v0＝x 。 3．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。 4．实验步骤 (1)按实验原理图安装实验装置，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。 二、规律方法总结 1．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) 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 。 2．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。 (3)轨迹上的描点不准确。 3．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。 考点一　教材原型实验(基础考点) 1．(2022·浙江卷)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 。 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 。 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，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，故选D。 (3)小球多次从斜槽上同一位置由静止释放是为了保证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。 答案：(1)C　(2)D　(3) 确保多次运动的轨迹相同 2．某同学利用图(a)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