实验5：探究平抛运动的特点[5年58卷8考]--【实验攻略】备战2024年高考物理必考实验讲练

实验5：探究平抛运动的特点【5年58卷8考】 类型 角度 考查要素 考查内容 教材实验：利用碰板装置探究 小球碰撞竖直板(5年2考) 基本原理 操作注意事项 数据处理 平抛初速度的计算 小球碰撞水平板(2022福建11题) 数据处理和误差分析 平抛初速度的计算；误差来源分析 装置创新：利用频闪拍摄探究 频闪拍摄平抛运动(5年3考) 基本实验要求 器材选择；操作注意事项 数据处理 平抛初速度的计算；小球水平速度和竖直速度大小；计算重力加速度 频闪拍摄平抛+自由落 体运动(5年2考) 数据处理 平抛运动与自由落体规律的对比；通过轨迹上的点判断时间；平抛初速度的计算 总结： (1) 类型角度：常使用碰板或频闪拍摄装置探究平抛运动的特点，也会结合自由落体运动对比 进行探究。 (2) 问题特点：主要考察基本实验要求和数据的处理和误差分析。考查基本实验要求时，考查基本的实验步骤和器材的选择；考查数据处理时，主要计算计算瞬时速度、加速度，尤其是对逐差法的考察；然后是误差分析，结合图像考查误差来源等。 考点1 基本实验要求 1. 实验目的 （1）描绘物体做平抛运动的轨迹并分析其特点； （2）探究平抛运动水平方向和竖直方向运动的特点和平抛运动轨迹的描绘。 2. 实验原理 用描点法逐点画出小球平抛运动的轨迹，根据描绘的轨迹探究水平方向和竖直方向的运功规律 3. 实验器材 带斜槽方木板、小球、白纸、复习纸、重锤、刻度尺、铅笔等。 4. 实验步骤 （1）安装斜槽轨道，使其末端切线保持水平 （2）固定木板上的坐标纸，使木板保持竖直状态，小球的运动轨迹与板面平行，坐标纸方格横线呈水平方向 （3）以小钢球在斜槽末端时球心在木板上的水平投影为坐标原点沿重垂线画出y轴 （4）将小球从斜槽上的适当高度由静止释放，记录小球做平抛运动经过的位置 （5）重复步骤 (4)，在坐标纸上记录多个位置 （6）在坐标纸上作出x轴，用平滑的曲线连接各个记录点，得到平抛运动的轨迹 考点2 数据处理及误差分析 1． 数据处理 （1）判断平抛运动的轨迹是否为抛物线 在x轴上作出等距离的几个点A1、A2、A3…向下作垂线，垂线与抛体轨迹的交点记为M1、M2、M3…用刻度尺测量各点的坐标(x，y)。 ①代数计算法：将某点(如M3点)的坐标(x，y)代入y＝ax2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都近似成立，则说明所描绘得出的曲线为抛物线。 ②图像法：建立y－x2坐标系，根据所测量的各个点的x坐标值计算出对应的x2值，在坐标系中描点，连接各点看是否在一条直线上，若大致在一条直线上，则说明平抛运动的轨迹是抛物线。 2． 计算初速度 在小球平抛运动轨迹上选取分布均匀的六个点——A、B、C、D、E、F，用刻度尺、三角板测出它们的坐标(x，y)，并记录在下面的表格中，已知g值，利用公式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。 A B C D E F x/mm y/mm v0＝x/(m·s－1) v0的平均值 3. 注意事项 （1）斜槽安装：实验中必须调整斜槽末端切线水平，将小球放在斜槽末端水平部分，若能使小球在平直轨道上的任意位置静止，斜槽末端的切线就水平了。 （2）方木板固定：方木板必须处于竖直平面内，固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直。 （3）小球释放 ①小球每次必须从斜槽上同一位置滚下； ②小球开始滚下的位置高度要适中，以使小球平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜。 （4）坐标原点：坐标原点不是槽口的端点，而是小球出槽口时球心在木板上的投影点。 （5）初速度的计算：在轨迹上选取离坐标原点O较远的一些点来计算初速度。 4. 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； 考点3 实验创新设计 其它方法探究平抛运动的轨迹： 1、喷水法 如下图所示，倒置的饮料瓶内装着水，瓶塞内插着两根两端开口的细管，其中一根弯成水平，且水平端加接一段更细的硬管作为喷嘴。水从喷嘴中射出，在空中形成弯曲的细水柱，它显示了平抛运动的轨迹。设法将它描在其后的纸上，进行分析处理。 2、频闪照相法 数码相机每秒拍下小球做平抛运动时的十几帧或几十