（京津鲁琼版）2020版高考物理总复习 第四章 实验五 研究平抛运动课件

第四章曲线运动与万有引力定律实验五研究平抛运动一、实验目的研究平抛物体的运动，描绘平抛轨迹，求平抛初速度．二、实验原理：利用如图所示装置，根据y＝12gt2求出时间t＝2yg，代入v0＝xt求初速度，表达式为：v0＝xg2y.三、实验器材演示面板、铝质导轨、接球槽、钢球、重锤、塑料磁条、白纸、复写纸等．四、实验步骤1．调整面板：调整支脚螺丝，使面板竖直(重垂线与面板竖直刻度线平行)．2．调节导轨：调节铝质导轨，使导轨末端水平(在导轨末端放上小球不至于滚动)．3．压纸：将A4白纸边缘紧贴着面板的刻度线，上面叠放复写纸，再用塑料磁条压在面板上．4．放球：从斜面导轨上同一位置，由静止释放小球，使钢球落在接球槽内．5．印点：小球落点通过复写纸印在白纸上，注意区分落点与滚动印迹点．6．移槽：将接球槽逐次下移(或上移)，再次释放小球，便在白纸上打下一系列斑点．7．重复：将白纸翻面再重复实验一次．五、数据处理1．取下白纸，沿边线绘x轴和y轴．2．测量各斑点到x轴的距离记为y，到y轴的距离记为x，填入表格．y/cmx/cm3．用平滑的曲线拟合各个斑点．4．如果轨迹是抛物线，则两坐标满足关系式y＝ax2.5．用公式计算初速度．实验原理与操作【典题例析】(2019·北师大附中一模)描绘平抛运动轨迹的实验装置示意如图．(1)为了保证实验准确，在实验过程中必须采取下列哪些步骤____________．A．斜槽末端的切线必须水平B．入射小球每次应从斜槽上的同一位置由静止开始释放C．在斜槽末端悬挂重锤以确定竖直方向D．固定白纸的木板可以倾斜放置(2)图中曲线是某位同学描绘出的小球做平抛运动的轨迹，图中坐标纸上的小方格每边长均为5cm，重力加速度取9.8m/s2，则小球做平抛运动的初速度为________m/s.(结果保留两位有效数字)[解析](1)通过调节使斜槽末端保持水平，是为了保证小球做平抛运动，故A正确；因为要画同一运动的轨迹，必须每次释放小球的位置相同，且由静止释放，以保证获得相同的初速度，故B正确；在斜槽末端悬挂重锤以确定竖直方向，故C正确；因平抛运动的竖直分运动是自由落体，固定白纸的木板要竖直放置，避免因摩擦而使运动轨迹改变，故D错误．(2)选取水平间隔相同的两点，所以时间间隔相同，根据公式Δh＝gt2得：t＝Δhg，水平方向上有：x＝v0t，联立并代入数据解得：v0＝xgΔh＝1.4m/s.[答案](1)ABC(2)1.4(2019·山东济南一中模拟)同学们做探究平抛运动规律的实验，其实验过程如下：甲同学采用如图甲所示的装置，用小锤击打弹性金属片，A球沿水平方向弹出，同时B球被释放自由下落，观察到两球同时落地；改变小锤打击的力度，即改变A球被弹出时的速度，两球仍然同时落地．乙同学采用频闪摄影的方法拍摄A球一次做平抛运动的照片如图乙所示，发现做平抛运动的小球经过相同的时间在水平方向上向右移动的距离相等．甲同学的实验现象说明____________；乙同学的实验现象说明____________．A．平抛运动竖直方向上做自由落体运动B．平抛运动竖直方向上做匀速直线运动C．平抛运动水平方向上做匀速直线运动D．平抛运动水平方向上做自由落体运动解析：甲同学的实验中，在打击金属片时，两小球同时做平抛运动与自由落体运动．结果同时落地，则说明A球在竖直方向是自由落体运动，故选项A正确；乙同学实验中发现做平抛运动的小球经过相同的一段时间在水平方向上向右移动的距离相等，说明水平方向是做匀速直线运动，故选项C正确．答案：AC实验数据处理【典题例析】(2019·山东临沂联考)如图为研究小球的平抛运动时拍摄的闪光照片的一部分，其背景是边长为5cm的小方格，重力加速度g取10m/s2，由图可知：小球从A点运动到B点经历的时间____________(选填“小于”“等于”或“大于”)从B点运动到C点经历的时间；照相机的闪光频率为____________Hz；小球抛出时的初速度大小为____________m/s，小球在B点的速率是____________m/s(可用根号表示)．[解析]水平方向的运动是匀速直线运动，从A到B和从B到C水平方向的位移相同，所以经历的时间相等；在竖直方向上有：Δh＝gT2，其中Δh＝10cm，代入求得T＝0.1s，因此闪光频率为f＝1T＝10Hz；水平方向匀速运动，有s＝v0t，选AB段，其中s＝5l＝25cm，t＝T＝0.1s，代入解得v0＝2.5m/s；小球在B点竖直方向的速度为：vy＝12×5×10－22×0.1m/s＝3m/s，所以小球在B点的速度为：vB＝v20＋v2y＝2.52＋32m/s＝612m/s.[答案]等于102.5612实验的拓展与创新【典题例析】(2019·安徽萧城中学质检)某同学在研究平抛运动时，发现原来的实验方法不容易确定平抛小球在运动中的准确位置．于是，如图所示，在实验中用了一块平木板附上复写纸和白纸，竖直立于正对槽口前某处，使小球从斜槽上滑下，小球撞在木板上留下痕迹A，将木板向后移距离x，再使小球从斜槽上同样高度滑下，小球撞在木板上留下痕迹B，将木板再向后移距离x，小球再从斜槽上同样高度滑下，再得到痕迹C.A、B间距离y1，A、C间距离y2.若测得木板后移距离x＝10cm，测得y1＝6.0cm，y2＝16.0cm.(1)根据以上物理量导出测量小球初速度公式v0＝____________(用题中所给字母表示)．(2)小球初速度值为____________(保留两位有效数字，g取9.8m/s2)．[思路点拨](1)球离开导轨后做平抛运动，将平抛运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动；(2)根据匀变速直线运动的推论Δs＝aT2，由竖直方向的运动求出A到B或B到C的时间；(3)根据水平方向匀速运动可以求出初速度．[解析](1)平抛物体水平方向匀速运动可以知道：A到B和B到C的时间相同，设为T，因此根据匀变速直线运动规律有：Δh＝(y2－y1)－y1＝gT2水平方向匀速运动，故有：v0＝xT解得：v0＝xgy2－2y1.(2)根据题意代入数据可得：v0＝xgy2－2y1≈1.6m/s.[答案](1)xgy2－2y1(2)1.6m/s在研究“平抛运动”实验中，(1)图甲是横档条卡住平抛小球，用铅笔标注小球最高点，确定平抛运动轨迹的方法，坐标原点应选小球在斜槽末端时的____________．A．球心B．球的上端C．球的下端(2)在此实验中，下列说法正确的是____________．A．斜槽轨道必须光滑B．记录的点应适当多一些C．用光滑曲线把所有的点连接起来D．y轴的方向根据重垂线确定(3)图乙是利用图甲装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片，由照片可以判断实验操作错误的是____________．A．释放小球时初速度不为零B．释放小球的初始位置不同C．斜槽末端切线不水平(4)图丙是利用稳定的细水柱显示平抛运动轨迹的装置，其中正确的是____________．解析：(1)题干中指出用铅笔标注小球的最高点作为小球轨迹的记录点，所以坐标原点也应选为球的最高点即球的上端，故选项B正确．(2)在此实验中，斜槽轨道不必光滑，A错误；记录的点适当多一点，以便更准确的描出平抛轨迹，B正确；最终画出的光滑曲线并不是将所有点连接起来而得到的，而是根据点的分布拟合出一条曲线，使分布在曲线两侧的点的数量大致相等，C错误；用重垂线确定y轴方向，D正确．(3)由图可知，小球做斜抛运动，所以斜槽末端没有水平放置，选项C正确．(4)竖直管内与大气相通，为外界大气压强，竖直管在水面下保证竖直管上出口处的压强为大气压强，因而另一出水管的上端口处压强与竖直管上出水口处的压强有恒定的压强差，保证另一出水管出水压强恒定，从而水速也恒定，如果竖直管上出口在水面上，则水面上为恒定大气压，随水面下降，出水管上口压强降低，出水速度减小，故选项B正确．答案：(1)B(2)BD(3)C(4)B