第05讲 抛体运动（第14课时）-【学考复习】2024年高中物理学业水平考试必备考点归纳与测试（江苏专用）

第05讲 抛体运动 第十四课时 实验：探究平抛运动的特点 抛体运动的规律 1、能操作实验：探究平抛运动的特点。 2、能应用平抛运动的规律。 考点三十、实验：探究平抛运动的特点 1．实验目的 （1）描出平抛运动的轨迹，并验证轨迹是一条抛物线。 根据平抛运动的轨迹求其初速度。 2．实验原理 平抛运动是以速度v0沿水平方向抛出后，物体只在重力作用下，加速度是重力加速度g的匀变速曲线运动。根据运动的合成与分解的知识，可以将平抛运动看作是两个分运动的合运动：一个分运动是水平方向上的匀速直线运动，其速度就是平抛运动的初速度v0；另一个分运动是竖直向下方向上的自由落体运动。在以抛出点0为原点的平面直角坐标系中，用铅笔试碰描迹法描绘出小球做平抛运动的轨道曲线。测出曲线上某一点的坐标（x、y），利用y=gt2求出运动时间t，再利用公式x=v0t，求出小球做平抛运动的初速度v0=x。 3．实验器材：斜槽，金属小球，木板（附竖直固定支架），坐标纸，图钉，刻度尺，重锤线，铅笔。 4．实验步骤 （1）安装调平：将带有斜槽轨道的木板固定在实验桌上，其末端伸出桌面外，调节末端使其切线水平后固定。 检查斜槽末端部分是否水平的方法：若将小球放在斜槽末端水平轨道的任何位置，小球都不滚动，则可以认为斜槽末端水平（也可将小球放在斜槽末端，轻轻将其向两边拨动各一次，看其是否有明显的运动倾向）。精细的检查方法是用水平仪调整。 （2）用图钉把坐标纸钉在木板上，让木板竖直固定，其左上方靠近槽口，用重锤线检查坐标纸上的竖线是否竖直，整个实验装置如图所示。用重锤线把木板校准到竖直方向，使小球平抛的轨道平面与板面平行，保证在重复实验的过程中，木板与斜槽的相对位置保持不变。 （3）建立直角坐标系xOy：把小球放在槽口处，用铅笔记下小球在槽口（轨道末端）时球心所在木板上的投影点O，O点即为坐标原点（小球做平抛运动的起点O，不是槽口端点），用重锤线画出过坐标原点的竖直线作为y轴，画出水平向右的x轴。 （4）确定小球位置： ①将小球从斜槽上某一固定位置由静止滑下，小球从轨道末端射出，由O点开始做平抛运动，先用眼睛粗略地估计做平抛运动的小球在某一x值处（如z=1 cm或2 cm等）的y值。 ②让小球由同一位置自由滚下，然后用铅笔尖指着这个位置，让小球从原释放处开始滚下，看是否与铅笔尖相碰，如此重复数次，在粗略确定的位置附近用铅笔较准确地确定小球通过的这个位置，并在坐标纸上记下这一点。 ③依次改变x值，用与（4）同样的方法确定小球通过其他各点的位置。 （5）描点得轨迹：取下坐标纸，将坐标纸上记下的一系列点用平滑曲线连起来，即得到小球平抛运动轨迹。 （6）取下坐标纸，用刻度尺过O点画出y轴和z轴[当第（3）步未进行时]，将（4）（5）中所描出的各点用平滑曲线连接起来，这就画出了小球做平抛运动的轨迹曲线（所画曲线可不通过个别偏差大的点，但必须保持曲线平滑，不允许出现凹陷处）。 6．数据处理 （1）计算初速度 ①在平抛小球运动轨迹上选取A、B、C、D、E五个点，测出它们的x、y坐标值，记到表格内。 ②把测到的坐标值依次代入公式v0=x中（y＝gt2和x＝v0t），求出小球做平抛运动的初速度v0，最后算出v0的平均值。 （2）验证轨迹是抛物线：抛物线的数学表达式为y＝ax2，将某点（如B点）的坐标x、y代入上式求出常数a，再将其他点的坐标代入此关系式看看等式是否成立，若等式对各点的坐标近似都成立，则说明所描绘得出的曲线为抛物线。 7．注意事项 （1）固定斜槽时，必须注意使通过斜槽末端点的切线保持水平，以使小球离开斜槽后做平抛运动。 （2）木板必须处在竖直面内，与小球运动轨迹所在的竖直平面平行，使小球的运动靠近图纸但不接触。 （3）在斜槽上设定位卡板，使小球每次都从定位卡板所确定的同一位置由静止开始滚下，以保证重复实验时，小球做平抛运动的初速度相等。 （4）应在斜槽上适当的高度处释放小球，使小球能以适当的水平速度抛出，其运动轨迹由图板左上角到右下角。这样可以充分利用坐标纸，减小测量相对误差。 （5）由平抛运动方程求小球平抛的初速度时，应在平抛轨迹上选取离坐标原点O较远的点的坐标数据来进行计算，这样既便于测量又减小了误差。 （6）在轨迹上选点时，不要离抛出点过近，并且使所选取的点之间尽量远些。要用平滑的曲线画出轨迹，舍弃个别偏差较大的点。 【典型题例1】在“研究平抛物体的运动”的实验中： （1）为使小球水平抛出，必须调整斜槽，使其末端的切线成水平方向，检查方法是____________。 （2）小球抛出点的位置必须及时记录在白纸上，然后从这一点画水平线和竖直线作为x轴和y轴，竖直线是用________来确定的。 （3）某同学建立的直角坐标系如图所示，设他在安装实验装置和其他操作时准确无误，只有一