实验五 探究平抛运动的特点-【创新教程】2027年高考物理总复习大一轮讲义

高考总复习物理 三mg,代入数据解得三√15m/s,则小 在最高点的速度大小之比为：山=2√3：√5或： 2√/15：5，和：u,=2:√5或2√5：5，故C,D正确.] 培优点三典题例析 「典例7门C[物体随圆盘做圆周运动，运动到最低，点时 最容易滑动，因此物体在最低点且刚好要滑动时的转动 角速度为最大值，这时，根据牛顿第二定律有，gc0s30 mgsin30°=mrw,求得w=1.0rad/s,C项正确，A、B、D 项错误.] [典例8]A[小球受轻杆控制，在A点的最小速度为 零，由动能定理得2 mgLsin a-=之m,可得 vz=4m/s,A正确.门 实验五探究平抛运动的特点 热点一「典例1]「解析门 0 246810121416xcm (1)为保证钢球每次平拋运 动的初速度相同，必须让钢 4 球在斜槽上的相同高度由 静止释放。 (2)钢球做平灿运动的轨迹 8翻 10 如图所示」 12 (3)因为坐标原，点对应平抛 14 起，点，为方便计算，在图线 16 上找到纵坐标为19.6cm的 1 点为研究，点，该点的坐标为 (14.1cm,19.6cm),将研究m 点的数据代入y=2g%=二，解得≈0.71m/s [答案](1)相同(2)见解析(3)0.71 [典例2][解析](1)甲图两球同时落地，说明了平抛的 小球在竖直方向上做自由落体运动. (2)水平仪右端有气泡，说明右端偏高，则应把右侧 调低】 (3)小球在竖直方向上做自由落体运动，根据逐差法公 式△y=gT, 由图可知△y=9mm=0.009m,相邻两，点的时间间隔相 0 等，设为T,则T√g」 0.009s=0.03s,因为相机 以200帧/秒拍摄照片，即每0.005s拍摄一帧，每n帧 的时间为0.005ns,可得0.005ns=0.03s,解得n=6,在 水平方向上，小球做匀速直线运动，小球平抛运动的初 速度= ==0.009四=0.3m/s. [答案](1)自由落体(2)低(3)60.3 热点二[典例3][解析](1)要保证每次小球A都做 平抛运动，则必须确保弹射器水平放置，A项正确；为了 减小实验误差，减少空气阻力的影响，应选用体积小密 度大的小球，B项正确；只需要弹射器弹出小球A有初 速度即可，大小没有关系，不一定需要底面光滑，C项 错误. (3)由竖直位移可知，a、b、c、d四，点竖直位移为1：2：3， 不满足1：3：5，故小球A在a点有竖直初速度，因此a 点不是平粒起点； 根据题意，由图乙可知，相邻两，点间的水平位移相等，则 相邻两点间的时间间隔相等，设相等时间为T,水平方向 有2L=T 竖直方向有2L-L=gT 联立解得T=0.05s,w=1m/s 小球A运动到6点时，竖直分速度为%=L2头 2T 0.75m/s 则小球A经过b点时的速度大小为=√十，= 1.25m/s. [答案](1)AB(3)不是0.0511.25 实验六探究向心力的大小与半径、角速度、质量的关系 热点一 [典例1][解析](1)由于沙袋所受的向心力 近似等于手通过绳对沙袋的拉力，则有F=wr,可知， 若只减小沙袋旋转的角速度，则拉力减小，A错误；根据 上述，可知，若只增大沙袋的旋转半径，则拉力增大，B错 误；根据上述，可知，若只更换一个质量较大的沙袋，拉 ·48 力增大，C正确；突然放开绳子，由于惯性，沙袋沿切线方 向飞出，D错误 (2)①用该装置探究“向心力大小与半径、角速度、质量 的关系”时，每次只能研究两个物理量的关系，此时需要 确保其他物理量不变，即主要采用的实验方法是控制变 量法，故选B ②用该装置研究圆周运动的向心力大小与角速度的关 系时，需要控制半径与小球的质量不变，即需要把质量 相同的小球分别放在两边半径相同的槽内.故选C. ③塔轮2和3边缘的线速度大小相等，则有ω甲rA=wz rB:则有w甲，w之=r [答案] (1)C (2)①B②C③rB:rA [典例2] [解析](1)在研究向心力的大小F与质量m 关系时，须保持角速度ω和转动半径r不变，故选A. (2)当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，属于皮 带传动，两个塔轮边缘处的线速度大小相同； (3)由题意，两钢球质量和运动半径相等，向心力之比是 1:16,根据F=mwr 可知两钢球角速度之比为1：4：又因为两变速塔轮的线 速度相等，根据v=ωr 可知两个变速轮塔的半径之比是4：1.故选D [答案](1)A(2)线速度(3)D 热点二[典例3][解析](1)圆盘转动10周所用的时间 t=62.8s,则圆盘转动的周期为T=628 10 根据角速度与周期的关系有w=红-=1rad/s (2)根据游标卡尺的读数规则有1.6cm十2×0.1mm= 16.2mm (3)小圆柱体做圆周运动的半径为，=D一( 2 则小圆柱体所需向心力表达式F=w·(D-d山 代入数据有F=6.1×10N [答案](1)1(2)16.2(3)mw·(D-d 2 6.1×10-3 格物致用4 [典例1]C[平抛运动的时间由下落的高度决定，则进 框的皮球运动时间相同，A错误；与OO2连线成一个小 的角度投出的皮球也可能进框，B错误；皮球沿O1O2连 线的方向投出，并能进框，根据皮球中心的运动轨迹，下 落的高度为h2-h1,水平射程分别为d十R-r和d十r R,则投射的最大速度为 d+R-r 2(h2-h1) =(d+R-rλW2(h-h) g 最小速度为vmim d-R+r 2(h2-h1) g =(d-R+rλ2(h-h） ,C正确，D错误. [典例2]BD汇小球击出后，受重力和风力作用，根据平 拋运动的定义可知小球做的不是平抛运动，故A错误； 小球在竖直方向初速度为零，只受重力作用，故竖直方 向做自由落体运动，设运动时间为t,则有h=之gt,可 得时间为 /2h ,根据分运动与合运动的等时性可知，小球 从被击出到落入A穴所用的时间为 哑，故B正确；由 题意可知，小球在水平受风力的作用，做末速度为零的 匀减速直线运动，设初速度大小为，根据匀变速直线 运动规律有L=十0 t,代入时间可知初速度大小为U。 2g,故C错误；设球在水平方向的加速度为Q,由 =L 位移时间关系，竖直方向：h=2gt,水平反过来可视为 初速度为零的匀加速运动，则有：L=2at,又由牛顿第 30第四章抛体运动圆周运动 [典例8]如图所示，在倾角 10m/s2.若要小球能通过最高点A,则小球 在最低点B的最小速度是 () 为α=30°的光滑斜面上，有 A.4 m/s B.2√10m/s 一根长为L=0.8m的轻 C.2√5m/s D.2√2m/s 杆，一端固定在O点，另一端系一质量为m C温馨提 =0.2kg的小球，沿斜面做圆周运动.g取 学习至此，请完成配套训练 课时冲关22 实验五 探究平抛运动的特点 夯实>基础实验 分层梳理要点落实 ●数据处理 实验 .用实验的方法描绘平抛运动轨迹 1.以O点为原点，水平方向为x轴， 目的 2.根据实验确定平抛物体的初速度 竖直向下方向为y轴建立坐标系. 2.在小球平抛运动轨迹上选取A、B、 平抛运动可看作水平方向的匀速直线运动和竖直方 C、D、E五个点，测出它们的x、y 向的自由落体运动的合成.则x=0,y=72.令 坐标值，记到表格内. 实验 小球做平抛运动，利用追踪法逐点描出小球运动的 原理 3.把测到的坐标值依次代入公式 轨迹，建立坐标系，测量出xy,再利用公式求 求出平抛物体的初速度」 ，求出小球平抛的初速度， 2y 2入2y 并计算其平均值， ●注意事项 L.保证斜槽末端点的切线水平，方木板 实验 斜槽、坐标纸、图钉、白纸、木板及竖 器材 直固定架、铅笔、三角板、有孔卡片、 竖直且与小球下落的平面平行，并使 重锤、小球和刻度尺 小球运动时靠近木板，但不接触。 2.小球每次都从斜槽上同一位置由 静止滚下 1将斜槽放在桌面上，让其末端伸出桌面边缘外， 调节末端，使槽末端切线水平，随之将其固定，如 3.小球做平抛运动的起点不是槽口 图所示. 的端点，应是小球在槽口时，球的 重心在木板上的水平投影点， 2.在带有支架的木板上，用图钉钉好百纸，并让竖 →直放置的木板左上方靠近槽口，使小球滚下飞出 4.小球在斜槽上开始滚下的位置要适 后的轨道平面跟板面平行，如图所示 当，以便使小球运动的轨迹由木板的 左上角到右下角， 实验 3.把小球飞离斜槽末端时的球心位置投影到白纸 步骤 上，描出点O. 5.要选取距O点远些的点来计算小球的 初速度，这样可减小误差。 4.让小球每次都从斜槽上同一适当位置滚下，将 ●误差分析 →中心有孔的卡片靠在纸面上，每次飞行的小球顺 1.安装斜槽时，其末端切线不水平， 利地穿过卡片上的小孔时，用铅笔做上记号. 2.建立坐标系时，以斜槽末端端口位 置为坐标原点，实际上应是末端端 5.把白纸从木板上取下来，再将上面依次记下的 一个个点连成光滑曲线，这样就描绘出了平抛小 口上的小球球心位置为坐标原点. 球的运动轨迹 3.空气阻力使小球不是真正的平抛， ·81· 高考总复习 物理 突破>实验热点 实验热点逐一突破 热点一 教材原型实验 [典例1](2024·河北卷)图1 复写纸坐标纸 [典例2]图甲是一个能够定性平抛运动及 为探究平抛运动特点的装置， 其特点的实验装置，用小锤敲击弹性金属 其斜槽位置固定且末端水平， 片，小球A就沿水平方向飞出，做平抛运 固定坐标纸的背板处于竖直 动；同时小球B被松开，做自由落体运动.然 面内，钢球在斜槽中从某一高 后再采用乙图的方式定量研究平抛运动，得 度滚下，从末端飞出，落在倾 到了如图丙坐标系中的几个点 斜的挡板上挤压复写纸，在坐 图1 标纸上留下印迹.某同学利用 此装置通过多次释放钢球，得到了如图2所 示的印迹，坐标纸的y轴对应竖直方向，坐 标原点对应平抛起点. (1)每次由静止释放钢球时，钢球在斜槽上 的高度 (填“相同”或“不同”). (2)在坐标纸中描绘出钢球做平抛运动的 轨迹. 0 246810121416x/cm (1)甲图所示的实验说明了平抛的小球在竖 直方向上做 运动， (2)在调节轨道时，发现水平仪中的气泡在 右侧，此时应将轨道的右端调 (选填“高”或“低”) 6 (3)同学用专业相机以200帧/秒拍摄照片 20 如图丙所示，并从视频中每帧选取一帧进 y/cm 行处理得到如图所示的抛体运动“频闪图 图2 片”，由图像可知n= (n为整数， (3)根据轨迹，求得钢球做平抛运动的初速 g=10m/s2),测得坐标纸的方格边长为 度大小为 m/s(当地重力加速度g 9mm,由此可得到平抛运动的初速度为 为9.8m/s2,保留2位有效数字). m/s. 热点二 拓展创新实验 [典例3]某实验小组利用如图甲的装置来 C.为了减小实验误差，小球A与弹簧底部 探究平抛运动的特点.小球A和接收器B 接触面一定要光滑 组成二维运动传感器，弹射器弹出小球A 后，接收器B每隔相等的时间T,采集一次 (2)弹射器将小球A弹出后，计算机利用接 小球A的位置信息，并将数据发送给计算 收到的数据绘出了小球A运动的点迹，如 机进行处理。 图乙所示，每小格的边长L=2.5cm. 接收器B (3)通过实验，试分析a点 (填“是” 或“不是”)平抛的起点：接收器B采集小球 弹射器 连接 小球A A位置的周期T s,则小球A做 计算机WWW○】 平抛运动的初速度大小为 m/s,小 分 球A经过b点时的速度大小为 m/s (1)下列实验步骤必要的是 (填正 确选项前字母) (g取10m/s2). A.在安装时，必须确保弹射器水平放置 C温馨提 B.为了减小实验误差，应选用体积小密度 学习至此，请完成配套训练 课时冲关23 大的小球A ·82·