2012届安徽人教版学海导航新课标高中总复习(第1轮)物理：第4章_6实验：研究平抛运动

6实验：研究平抛运动第四章曲线运动万有引力定律1.实验步骤操作的规范性下面是利用教材中的装置做“研究平抛物体的运动”的实验步骤，在这些实验步骤中有错误或不足，需要修改的是，将这些实验步骤按正确的顺序排列为.A.从斜槽上某一点释放小球，它离开槽后在空中做平抛运动.在小球运动轨迹的某处用带孔的卡片迎接小球，使小球恰好从孔中央通过而不碰到边缘，然后在白纸上记下孔中央的位置;B.以斜槽末端作为平抛运动的起点O，在白纸上标出O的位置;C.取下白纸，在纸上画出与竖直线Oy垂直的水平线Ox;D.用光滑曲线把记录小球通过的位置的若干点连接起来，就得到了平抛运动的轨迹.由于确定各点位置时有误差，所画的曲线可不通过个别偏差大的点，但必须保证曲线光滑，不能有小范围的凸起和凹陷;E.从斜槽上不同点释放小球，用步骤A的方法确定平抛轨迹上的其他点;F.在曲线上取几个点(不必是步骤A、E中确定的点)，测出它们的坐标x、y，分别求出小球的初速度，最后算出平均值作为实验测出的平抛运动的初速度;G.靠目测在纸上画出过O点向下的竖直线Oy;H.将白纸用图钉钉在竖直的木板上，在木板的左上角固定斜槽.【答案】B中O点应是球心的位置而不应以末端为平抛起点；E中应让小球每次从斜槽上同一点释放；G中Oy不能靠目测，应由重垂线确定Oy轴；H中还应检验斜槽末端的切线是否水平.H、G、B、A、E、C、D、F.在做“研究平抛物体的运动”的实验中，让小球依次沿同一轨道运动，通过描点画出小球做平抛运动的轨迹，为了能够准确地描绘出运动的轨迹，下面列出了一些操作要求，你认为正确的选项有()A.通过调节，使斜槽的末端的切线保持水平B.每次释放小球的位置必须相同C.每次必须由静止释放小球D.小球运动时不应与木板上的坐标纸相接触E.记录小球位置用的凹槽每次必须严格地等距离下降F.将球位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线答案：ABCD2.实验数据的记录与处理在“研究平抛物体的运动”的实验中，某同学记录了运动轨迹上三点A、B、C，如图4-6-2所示，以A为坐标原点，建立坐标系，各点坐标值已在图中标出，求：(1)小球平抛初速度大小；(2)小球做平抛运动的初始位置坐标.图4-6-2平抛运动中，在水平方向上，相同时间通过的水平分位移相等，竖直方向上，从抛出时刻开始算起，连续相等时间间隔的位移比为y1∶y2∶y3∶…∶yn=1∶3∶5∶…∶(2n-1).连续相等时间间隔位移差为一常数即Δy=gT2.利用平抛物体两分运动的这些特点，就可以求解已知平抛物体运动轨迹而确定初速度及抛出点坐标问题.(1)由A、B、C三点横坐标知，小球从A点运动到B点和从B点运动到C点时间相等，设该时间为T，小球在竖直方向做自由落体运动，由Δy=gT2得：(2)由匀变速直线运动规律：一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度.物体经B点时的竖直分速度vBy=0.250.15s0.1s10yTg00.10m/s=1.0m/s0.1xvT0.40m/s=2.0m/s0.20设从抛出点运动到B点所用时间为t，则从抛出点运动到A点所用时间为t1=t-T=(0.20-0.10)s=0.10s在t1时间内小球的水平位移为xA=v0t1=1.0×0.10m=0.10m=10cm竖直位移由题中所建立的坐标系得出抛出点坐标为(-10cm，-5cm)2.0=s=0.20s10Byvtg22111==10(0.10)m=0.050m=5cm22Aygt某同学设计了一个研究平抛运动的实验装置，如图4-6-3.在水平桌面上放置一个斜面，让钢球从斜面上由静止滚下，钢球滚过桌边后便做平抛运动.在钢球抛出后经过的地方放置一块水平木板，木板由支架固定成水平，木板所在高度可通过竖直标尺读出，木板可以上下自由调节.在木板上固定一张白纸.该同学在完成装置安装后进行了如下步骤的实验：图4-6-3A.实验前在白纸上画一条直线，并在线上标出a、b、c三点，且ab=bc，如图.量出ab长度L=20.00cm.B.让钢球从斜面上的某一位置由静止滚下，调节木板高度，使得钢球正好击中a点，记下此时木板与桌面的高度差h1=h.C.让钢球从斜面上的同一位置由静止滚下，调节木板高度，使得钢球正好击中b点，记下此时木板与桌面的高度差h2=h+10.00(cm).D.让钢球从斜面上的同一位置由静止滚下，调节木板高度，使得钢球正好击中c点，记下此时木板与桌面的高度差h3=h+30.00(cm).则该同学由上述测量结果即可粗测出钢球的平抛初速度大小v0=m/s，钢球击中b点时其竖直分速度大小为vby=m/s.已知当地的重力加速度为g=10m/s2，空气阻力不计.2.01.53.实验原理或方法的迁移与创新利用单摆验证小球平抛运动规律，设计方案如图4-6-4(a)所示，在悬点O正下方有水平放置的炽热的电热丝P，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断；MN为水平木板，已知悬线长为L，悬点到木板的距离OO′=h(h＞L).(1)电热丝P必须放在悬点正下方的理由是：.图4-6-4(2)将小球向左拉起后自由释放，最后小球落到木板上的C点，O′C=x，则小球做平抛运动的初速度为v0=.(3)在其他条件不变的情况下，若改变释放小球时悬线与竖直方向的夹角θ，小球落点与O′点的水平距离x将随之改变，经多次实验，以x2为纵坐标、cosθ为横坐标，得到如图4-6-4(b)所示图象.则当θ=30°时，x为m；若悬线长L=1.0m，悬点到木板间的距离OO′为m.(1)电热丝P放在悬点正下方，是因为当小球摆到最低点时，悬线刚好被烧断，以保证小球做平抛运动.(2)由x=v0t，，得：212hLgt0.2()gvxhL(3)由x2-cosθ图象可知：x2=2-2cosθ，当θ=30°时，代入上式得x=0.52m，当cosθ=0时，x2=2m2，即当θ=时，x=m，小球在最低点的速度所以代入数值得：h=1.5m.π222122vgLhLgt，，22hLxgLg，