2024-2025学年高一下学期物理期末复习热点专题：平抛运动实验

2024-2025学年高一下学期物理期末复习热点专题 平抛运动实验 1、 实验原理 1.利用追踪法逐点描绘出小球的运动轨迹。或者可以利用频闪照相的手段，活动小球的运动轨迹。 2.建立坐标系,如果轨迹上各点的坐标与坐标间的关系具有的形式（是一个常量）,则轨迹是一条抛物线。 3.测出轨迹上某点的坐标、,根据,得初速度。 4.取轨迹上水平距离相等的三个点（x1、y1）、（x2、y2）、（x3、y3），利用三个点之间时间间隔T相同的特性，先利用竖直方向，求出时间间隔，然后再利用（x2- x1）/T，可以得到平抛的初速度。 二、实验器材 斜槽、小球、方木板、坐标纸、图钉、重垂线、三角板、铅笔、刻度尺。 三、数据处理 计算初速度 （1）如果图像起始点是抛出点，则利用,得初速度。 （2）如果图像起始点不是抛出点，则先利用竖直方向，求出时间间隔，然后再利用（x2- x1）/T，可以得到平抛的初速度。 四、注意事项 （1）实验中必须保证通过斜槽末端点的切线水平，方木板必须处在竖直平面且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行，并使小球的运动靠近木板但不接触； （2）小球必须每次从斜槽上同一位置滚下，为此在斜槽上固定一个挡板，每次都从挡板处无初速度释放小球； 五、典型例题 （一）经典实验方案 例1、在“研究平抛运动”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） 确定小球抛出点即坐标原点的方法是：把小球（设直径为）放在平直轨道的槽口处，用三角板定出小球最高点在纸面上的投影，过投影点作竖直线的垂线（即水平线），找出水平线和竖直线的交点，在交点之下为坐标原点。 （3） 验证实验得到的轨迹是否准确的一般方法是： （4） 某同学在做平抛运动实验中，忘记记下斜槽末端的位置。为物体运动一段时间后的位置，根据如图所示图像，物体抛出点到点的水平距离取（ ） A. B. C. D. 不能确定 答案：（1）将小球轻放在斜槽末端，若小球不向任何一方滚动，说明斜槽末端切线水平。 （2）坐标原点是小球静止于斜槽末端时，球心的位置，故在题中所指交点下 处即坐标原点。 （3）在画出的 轴上从原点开始取相邻等距离的若干点，找出对应轨迹曲线上的若干点、、、、 ，再找对应 轴上的点、、、、 ，测出、、、、…各段的长度，若有 成立，则所画曲线较准确。 （4）A （二）拓展性实验方案 例2、 在做“探究平抛运动的特点”的实验中，为了确定小球在不同时刻所通过的位置，实验时用如图所示的装置。实验操作的主要步骤如下： A.在一块平木板上钉上复写纸和白纸，然后将其竖直立于斜槽轨道末端槽口前，木板与槽口之间有一段距离，并保持板面与轨道末端的水平段垂直 B.使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，小球撞到木板在白纸上留下痕迹 C.将木板沿水平方向向右平移一段距离，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，小球撞到木板在白纸上留下痕迹 D.再将木板水平向右平移同样距离，使小球仍从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下，在白纸上得到痕迹。若测得、间距离为，、间距离为，已知当地的重力加速度为 （1） 关于该实验，下列说法中正确的是（ ）。 A. 斜槽轨道必须尽可能光滑 B. 每次释放小球的位置可以不同 C. 每次小球必须由静止释放 D. 小球平抛的初速度可通过测量小球的释放点与抛出点之间的高度，之后再由机械能守恒定律求出 （2） 根据上述直接测量的量和已知的物理量可以得到小球平抛的初速度大小的表达式为。（用题中所给字母表示） （3） 另外一位同学测量出不同情况下的和，令，描绘出了如图所示的图像。若已知图线的斜率为，则小球平抛的初速度大小与的关系式为  。（用题中所给字母表示） 答案：（1）C （2） （3） （三）创新性实验方案 例3、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 （选填选项前的字母）。 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，球沿水平方向抛出，同时球自由落下，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、两球的竖直高度相同，可判断球竖直方向做 运动;根据 ，可判断球水平方向做匀速直线运动。 图1 图2 （3） 某同学使小球从高度为的桌面水平飞出，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轴和轴正方向，建立直角坐标系，并测量出另外两个位置的坐标值、，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，可得重垂线方向与轴间夹角的正切值为  。 答案：（1）ABD （2）在误差允许范围内，根据任意时刻、两球的竖直高度相同，可判断 球竖直方向做自由落体运动；根据相等时间内 球水平分位移相等，可判断 球水平方向做匀速直线运动。 （3）11 （4） 六、巩固训练 1、如图甲所示是“研究平抛运动”的实验装置，斜槽末端口N与小球Q离地面的高度均为H。实验时，当小球P从斜槽末端飞出与挡片相碰，立即断开电路使电磁铁释放小球Q，发现两小球同时落地，改变H大小，重复实验，P、Q仍同时落地。 （1）关于实验条件，下列说法正确的有_______ A.斜槽轨道必须光滑 B.斜槽轨道末段N端必须水平 C.小球P可以从斜槽上不同的位置无初速度释放 D.小球P每次必须从斜槽上相同的位置无初速度释放 （2）该实验结果可表明_______ A.小球P在水平方向的分运动是自由落体运动 B.小球P在水平方向的分运动是匀速直线运动 C.小球P在竖直方向的分运动是匀速直线运动 D.小球P在竖直方向的分运动是自由落体运动 （3）某同学记录了小球P运动过程中经过A、B、C三点，取A点为坐标原点，建立了如图乙所示的坐标系，各点坐标值图中已示出，重力加速度g取，则小球P从A运动到C的时间为　　　　　　　s，小球P平抛的初速度大小为　　　　　　　s，小球P经过B点时的速度大小为　　　　　　　。 2.在“研究平抛物体运动”的实验中。（1）小沈利用如图甲所示装置探究平抛运动竖直分运动的特点，实验中两小球A、B在同一高度，用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平抛出，B球自由下落，为达到最佳实验效果，则　　　　　　　　。     A．应选择一个塑料球和一个金属球 B．两球都应选择密度较大的金属球 C．用秒表直接测量两球的落地时间 （2）小王利用如图乙所示装置实验，描绘小球平抛运动的轨迹，以下说法正确的是　　　　　　　　。 A．斜槽必须光滑 B．y轴的方向根据重锤线确定 C．每次小球释放的初始位置可以任意选择 D．用平滑曲线把所有的点连接起来 3. 某同学设计了一个研究平抛运动的实验。实验装置示意图如图甲所示，A是一块水平放置木板，在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽（图甲中……），槽间距离均为d。把覆盖复写纸的方格纸铺贴在硬板B上。实验时依次将B板插入A板……插槽中，每次让小球从斜轨的同一位置由静止释放。每打完一点后，把B板插入后一槽中。 （1）实验前必须调节斜槽末端　　　　　　　　　　　，使小球离开斜槽做平抛运动的初速度是水平的。 （2）方格纸每小方格的边长L，实验中小球在方格纸上依次打下的几个位置如图中的所示，则小球平抛初速度的计算式为　　　　　　　　　　　（用表示）； （3）某同学又用刻度尺测出小球释放位置与斜槽末端的竖直高度为h，水平距离为s，则小球与斜槽间的动摩擦因数　　　　　　　　　　　（用表示）。 参考答案 1.（1）B C （2）D （3）.①0.4 ②3 ③5 2.①B ②B 3.①水平 ② ③ 学科网（北京）股份有限公司 $$