第4章 实验5 探究平抛运动的特点-【名师导航】2025年高考物理一轮总复习讲义（江苏专用）

实验五　探究平抛运动的特点 实验类型·全突破 类型1 角度1 典例1　解析：(1)题图1装置只能用于研究做平抛运动的物体在竖直方向上的运动，A、C错误；改变小锤击打的力度，被击打的小球做平抛运动的水平初速度改变，如果两个小球还是同时落地，说明做平抛运动的物体在竖直方向上的运动为自由落体运动，所以需要改变小锤击打的力度，研究多个不同轨迹的平抛运动的竖直分运动，B正确。 (2)题图2的实验装置，斜槽末端必须水平，但轨道M不必光滑，A错误；调节水平挡板N时，不需要等间距移动，只要清楚地把位置记录下来即可，B错误；为了能保证小钢球做平抛运动的初速度相同，必须保证小钢球从斜槽M上的同一位置由静止释放，C正确。 (3)钢球离开斜槽后在竖直方向上做自由落体运动，水平方向上做匀速直线运动，钢球撞到挡板上留下点迹1时，有y1＝g，x-＝v0t1，解得v0＝，A错误；钢球撞到挡板上留下点迹2时，有y2＝g，2x-＝v0t2，解得v0＝，因为经过点迹0→1与点迹1→2之间的时间不相等，所以不能用Δy＝gt2计算，B错误；同理，钢球撞到挡板上留下点迹3时，有v0＝，钢球撞到挡板上留下点迹4时，有v0＝，C错误，D正确。 答案：(1)B　(2)C　(3)D 角度2 典例2　解析：(1)用频闪照相记录平抛小球在不同时刻的位置时，选择体积小、质量大的小球可以减小空气阻力的影响，A正确；本实验需要借助重垂线确定竖直方向，B正确；实验过程先打开频闪仪，再水平抛出小球，C错误，D正确。故选ABD。 (2)根据任意时刻A、B两球的竖直高度相同，可以判断出A球竖直方向做自由落体运动；根据A球相邻两位置水平距离相等，可以判断A球水平方向做匀速直线运动。 (3)小球从高度为0.8 m的桌面水平抛出，根据运动学公式h＝gt2 解得t＝0.4 s 频闪仪每秒频闪25次，频闪周期 T＝ s＝0.04 s 故最多可以得到小球在空中运动位置的个数为＝10。 (4)图中x0、y0分别表示水平和竖直方向，设重垂线方向y0与y轴间的夹角为θ，建立坐标系存在两种情况，如图所示 当建立的坐标系为x1、y1时，则x轴方向做匀减速运动，根据逐差法有 x2-2x1＝-gsin θ(2T)2 y轴方向做匀加速运动，根据逐差法有 y2-2y1＝gcos θ(2T)2 联立解得tan θ＝ 当建立的坐标系为x2、y2时，则x轴方向做匀加速运动，根据逐差法有 x2-2x1＝gsin θ(2T)2 y轴方向也做匀加速运动，根据逐差法有 y2-2y1＝gcos θ(2T)2 联立解得tan θ＝ 综上所述，重垂线方向与y轴间夹角的正切值为 tan θ＝。 答案：(1)ABD　(2)自由落体　A球相邻两位置水平距离相等　(3)10 (4) 类型2 典例3　解析：(1)该游标卡尺为10分度，其精度为0.1 mm，游标卡尺的读数为 D＝7 mm+0×0.1 mm＝7.0 mm。 (2)出水管可以旋转，比较方便地改变出水方向，因此可以转动出水管至出水口水平，故B正确，A、C错误。故选B。 (3)水的运动为平抛运动，竖直方向为自由落体运动h＝gt2 水平方向为匀速直线运动L＝vt 解得水流速度 v＝L＝0.3× m/s＝1.0 m/s。 (4)出水管的半径为r＝-d 该抽水器的流量 Q＝vS＝πr2v＝πv 装满一杯水需要的时间总是比实际需要的时间短，从流量大小的相关量分析可能是测量h偏小或者L偏大、D偏大、d偏小等。 (5)抽水时若电机的输出功率恒定，单位时间内电机对水做功相同，当桶内水面降低时，水上升的高度变大，增加的重力势能变大，增加的动能减小，在出水口水的速度减小，所以抽水器的流量减小。 答案：(1)7.0　(2)B　(3)1.0　(4)πv　测量h偏小(或者L偏大、D偏大、d偏小)　(5)减小 学科网（北京）股份有限公司 $$ 　探究平抛运动的特点 教材原型实验　 　实验原理与操作 1．安装实验装置的过程中，斜槽末端的切线必须是水平的，这样做的目的是保证小球飞出时，初速度水平。 2．建立坐标系时，误以斜槽末端端口位置为坐标原点，实际上应以小球的球心在木板上的水平投影点为坐标原点。 3．在做“研究平抛运动”实验中斜槽轨道不一定需要光滑，但小球每次应从斜槽上同一高度由静止释放。 [典例1]　(2023·浙江6月选考)在“探究平抛运动的特点”实验中： (1)用图1装置进行探究，下列说法正确的是________。 A．只能探究平抛运动水平分运动的特点 B．需改变小锤击打的力度，多次重复实验 C．能同时探究平抛运动水平、竖直分运动的特点 (2)用图2装置进行实验，下列说法正确的是________。 A．斜槽轨道M必须光滑且其末端水平 B．上下调节挡板N时必须每次等间距移动 C．小钢球从斜槽M上同一位置静止滚下 (3)用图3装置进行实验，竖直挡板上附有复写纸和白纸，可以记下钢球撞击挡板时的点迹。实验时竖直挡板初始位置紧靠斜槽末端，钢球从斜槽上P点静止滚下，撞击挡板留下点迹0，将挡板依次水平向右移动x，重复实验，挡板上留下点迹1、2、3、4。以点迹0为坐标原点，竖直向下建立坐标轴y，各点迹坐标值分别为y1、y2、y3、y4。测得钢球直径为d，则钢球平抛初速度v0为________。 A． B． C． D． [听课记录] 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　数据处理与误差分析 判断O点是否是抛出点的方法： (1)如图所示，在轨迹上取A、B、C三点，使A、B、C三点的水平坐标满足xOA＝xAB＝xBC，则说明从O到A、A到B、B到C的时间相等，过A、B、C三点作水平线和y轴相交，得出A、B、C三点的纵坐标值yA、yB、yC。 (2)如果有yA∶yB∶yC＝1∶4∶9或yOA∶yAB∶yBC＝1∶3∶5，则说明O点为平抛运动的初始点；若不满足上述比例关系，则说明O点不是平抛运动的初始点。 [典例2]　(2023·北京卷)用频闪照相记录平抛小球在不同时刻的位置，探究平抛运动的特点。 (1)关于实验，下列做法正确的是________(填选项前的字母)。 A．选择体积小、质量大的小球 B．借助重垂线确定竖直方向 C．先抛出小球，再打开频闪仪 D．水平抛出小球 (2)图1所示的实验中，A球沿水平方向抛出，同时B球自由落下，借助频闪仪拍摄上述运动过程。图2为某次实验的频闪照片，在误差允许范围内，根据任意时刻A、B两球的竖直高度相同，可判断A球竖直方向做________运动；根据________，可判断A球水平方向做匀速直线运动。 (3)某同学使小球从高度为0.8 m的桌面水平飞出，用频闪照相拍摄小球的平抛运动(每秒频闪25次)，最多可以得到小球在空中运动的________个位置。 (4)某同学实验时忘了标记重垂线方向，为解决此问题，他在频闪照片中，以某位置为坐标原点，沿任意两个相互垂直的方向作为x轴和y轴正方向，建立直角坐标系xOy，并测量出另外两个位置的坐标值(x1，y1)、(x2，y2)，如图3所示。根据平抛运动规律，利用运动的合成与分解的方法，可得重垂线方向与y轴间夹角的正切值为________。 [听课记录] 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 实验拓展与创新　 获得物体做平抛运动轨迹的方法 1．径迹法 2．照相法：用频闪照相机得到物体运动的轨迹。 3．描迹法 [典例3]　(2024·江苏南通模拟)如图甲所示为桶装水电动抽水器，某兴趣小组利用平抛运动规律测量该抽水器的流量Q(单位时间流出水的体积)。 (1)如图乙所示，为了方便测量取下不锈钢出水管，用游标卡尺测量其外径D，读数为 ________ mm。 (2)重新安装出水管，如图甲所示，为了使水能够沿水平方向流出，下列哪种方法更合理________。 A．用力把出水管前端掰至水平 B．转动出水管至出水口水平 C．调整水桶的倾斜角度使出水口水平 (3)接通电源，待水流稳定后，用刻度尺测出管口到落点的高度差h＝44.10 cm和管口到落点的水平距离L＝30.00 cm；已知重力加速度g＝9.8 m/s2，则水流速度v＝________ m/s(结果保留2位有效数字)。 (4)已知出水管管壁的厚度为d，该抽水器的流量Q的表达式为________(用物理量D、d、v表示)，根据测得的流量可算出装满一杯水需要的时间总是比实际需要的时间短，可能的原因是________(写出一个原因)。 (5)抽水时若电机的输出功率恒定，当桶内水面降低时，抽水器的流量Q________(选填“不变”“减小”或“增加”)。 [听课记录] 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 6/6 学科网（北京）股份有限公司 $$