（山东专用）2021高考物理一轮复习 实验5 探究平抛运动的特点课件

曲线运动万有引力与航天第四章实验5探究平抛运动的特点01主干回顾·强化根基◎注意事项1．斜槽安装：实验中必须调整斜槽末端的切线水平，将小球放在斜槽末端水平部分，并向两边各轻轻拨动一次，若小球没有明显的运动倾向，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，固定时要用铅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由静止滚下．(2)小球开始滚下的位置高度要适中，以使小球平拋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，应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．02核心考点·探究突破考点一教材原型实验题型1实验原理与操作[例1]在“研究平拋物体的运动”的实验中：(1)为使小球水平拋出，必须调整斜槽，使其末端的切线成水平方向，检查方法是________.(2)小球拋出点的位置必须及时记录在白纸上，然后从这一点画水平线和竖直线作为x轴和y轴，竖直线是用________来确定的．(3)某同学建立的直角坐标系如图所示，设他在安装实验装置和其余操作时准确无误，只有一处失误，即是________.(4)该同学在轨迹上任取一点M，测得坐标为(x，y)，则初速度的测量值为________，测量值比真实值要________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)．(重力加速度为g)解析(1)斜槽末端水平时，小球在槽口处能静止．(2)用铅垂线来确定竖直线最准确．(3)描绘小球的运动轨迹时应是描绘球心的位置，因此坐标原点应在平拋起点的球心位置，即坐标原点应该是小球在槽口时球心在白纸上的投影点．(4)根据x＝v0t，y＝12gt2，两式联立得v0＝xg2y.因为坐标原点靠下，造成y值偏小，所以v0偏大．答案(1)将小球放置在槽口处轨道上，小球能保持静止(2)铅垂线(3)坐标原点应该是小球在槽口时球心在白纸上的投影点(4)v0＝xg2y偏大题型2根据图象求平拋运动的初速度[例2](2019·云南昆明检测)如图所示，某同学在研究平拋运动的实验中，在小方格纸上画出小球做平拋运动的轨迹以后，又在轨迹上取出a、b、c、d四个点(轨迹已擦去)．已知小方格纸的边长L＝0.9cm，g取10m/s2.请你根据小方格纸上的信息，通过分析计算完成下面几个问题：(1)小球从a～b、b～c、c～d所经历的时间________(选填“相等”或“不相等”)．(2)平拋运动在竖直方向上是自由落体运动，根据小球a～b、b～c、c～d的竖直方向位移差，求出小球从a～b、b～c、c～d所经历的时间为________s.(3)根据水平位移，求出小球做平拋运动时的初速度v0＝________.(4)从拋出点到b点所经历的时间是________.解析(1)小球在水平方向上做匀速直线运动，由小方格纸上的信息可知从a～b、b～c、c～d的横坐标之差相等即位移相等，所以所经历的时间也相等．(2)由Δy＝gT2得，T＝Δyg＝0.03s.(3)v0＝xabT＝2LT＝0.6m/s.(4)vby＝yac2T＝0.45m/s，t＝vbyg＝0.045s答案(1)相等(2)0.03(3)0.6m/s(4)0.045s实验中的数据处理的核心方法紧紧抓住做平拋运动的物体在水平方向上做的是匀速直线运动，在竖直方向上做的是自由落体运动，所以物体在相邻且相等的时间间隔内在水平方向上的位移相等，在竖直方向上的位移之差Δy＝gt2也相等，利用这个特点可以求出相等的时间间隔，再利用平均速度v＝st可求出中间时刻的竖直方向的速度，从而确定做平拋运动的物体运动的时间．考点二实验拓展与创新题型1实验方法的改进[例3]在做“研究平拋物体的运动”实验时，实验装置如图所示，先将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平木板表面钉上复写纸和白纸，并将该木板竖直立于槽口附近处，使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A；将木板向远离槽口方向平移，分别距离槽口x、2x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球分别撞在木板上得到痕迹B、C.若木板每次移动距离x＝15.00cm，测得A、B间距离y1＝4.78cm，B、C间距离y2＝14.58cm.(取重力加速度g＝9.8m/s2)(1)小球初速度的表达式为v0＝________.(用题给物理量符号表示)(2)小球初速度的测量值为________m/s.(保留两位有效数字)解析(1)由于木板平移的距离相等，则打下相邻两个点时，小球平拋运动的时间差相等，设为T，小球在竖直方向做匀加速直线运动，根据逐差法有y2－y1＝gT2，小球在水平方向做匀速运动，故小球的初速度v0＝xT＝xgy2－y1.(2)将x＝15.00cm，g＝9.8m/s2，y1＝4.78cm，y2＝14.58cm代入公式可得v0＝1.5m/s.答案(1)xgy2－y1(2)1.5题型2实验方案的创新[例4]为了测量滑块与水平桌面间的动摩擦因数，某小组设计了如图甲、乙的实验装置，其中挡板可固定在桌面上，轻弹簧左端与挡板相连，桌面高为h.已知重力加速度为g，空气阻力可忽略不计．实验过程一：挡板固定在O点，推动滑块压缩弹簧，滑块移到A处，测量OA的长度，如图甲所示．滑块由静止释放，落在水平面上的M点，测出M点到桌面右端的水平距离为x1.实验过程二：将挡板固定在O点左侧距离为d的P点，如图乙所示，推动滑块压缩弹簧，滑块移到C处，使PC＝OA.滑块由静止释放，落在水平面上的N点，测出N点到桌面右端的水平距离为x2.(1)为完成本实验，下列说法中正确的是________.A．必须测出滑块的质量B．必须测出弹簧的劲度系数C．弹簧的压缩量不能太小D．必须测出弹簧的原长(2)写出动摩擦因数的表达式μ＝________.(用题给物理量符号表示)(3)某同学认为，不测量桌面高度，改用停表测出小滑块从离开桌面到落地的时间，也可测出小滑块与水平桌面间的动摩擦因数．此实验方案________(选填“可行”或“不可行”)．解析(1)(2)实验中使PC＝OA，则滑块离开弹簧时的速度相等，设为v，则有v2－v222μg－v2－v212μg＝d，滑块离开桌面后做平拋运动，平拋运动的时间t＝2hg，两次实验中的水平位移分别为x1＝v1t，x2＝v2t，可解得μ＝x21－x224hd.可知，要测量滑块与水平桌面间的动摩擦因数，不必测出滑块的质量、弹簧的长度、弹簧的劲度系数，A、B、D错误；要想让滑块滑出桌面做平拋运动，弹簧的压缩量不能太小，C正确．(3)用停表测量滑块做平拋运动的时间，由于滑块在空中飞行的时间很短(桌面0.8m高时，平拋运动的时间约为0.4s)，很难把握计时起点和计时终点，误差较大，实验方案不可行．答案(1)C(2)x21－x224hd(3)不可行