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1、2020届高三物理一轮复习导学案 四、曲线运动（5）实验：探究平抛物体的运动【实验目的】1用实验方法描出平抛物体的运动轨迹。2从实验轨迹求平抛物体的初速度。【实验原理】平抛物体的运动可以看作是两个分运动的合运动：一个是水平方向的匀速直线运动，另一个是竖直方向的自由落体运动。令小球做平抛运动，利用描迹法描出小球的运动轨迹，即小球做平抛运动的曲线，建立坐标系，测出曲线上的某一点的坐标x和y，根据重力加速度g的数值，利用公式y=gt2/2，求出小球的飞行时间t，再利用公式x=vt,求出小球的水平分速度，即为小球做平抛运动的初速度。【实验器材】斜槽，竖直固定在铁架台上的木板，白纸，图钉，小球，有孔的卡
2、片，刻度尺，重锤线。【实验步骤】1安装调整斜槽：用图钉把白纸钉在竖直板上，在木板的左上角固定斜槽，可用平衡法调整斜槽，即将小球轻放在斜槽平直部分的末端处，能使小球_静止，就表明水平已调好。2调整木板：用悬挂在槽口的重锤线把木板调整到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直面平行。然后把重锤线方向记录到钉在木板的白纸上，固定木板，使在重复实验的过程中，木板与斜槽的相对位置保持不变。3确定坐标原点O：把小球放在槽口处，用铅笔记下球在槽口时球心在图板上的水平投影点O，O点即为坐标原点。4描绘运动轨迹：使小球由斜槽的某一固定位置_，由O点开始做平抛运动，用眼睛粗略地确定做平抛运动的小球在某一x值处对应的
3、_。5计算初速度：以O点为原点画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴（过O点作y轴的垂线），并在曲线上选取A、B、C、D、E、F六个不同的点，用刻度尺和三角板测出它们的坐标x和y，用公式_和_计算出小球的初速度v0，最后计算出v0的平均值，并将有关数据记入表格内。【注意事项】1实验中必须保持通过斜槽末端点的切线水平，方木板必须处在竖直面内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图板但不接触。2小球必须每次从斜槽上同一位置滚下。3坐标原点（小球做平抛运动的起点）不是槽口的端点，应是小球在槽口时，球的球心在木板上的水平投影点。4要在平抛轨道上选取距O点远些的点计算球的初速度，这样可使结果
4、的误差较小。【典型剖析】例1 （上海市嘉定区2020年4月模拟）（7分）（1）在做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹。为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上_。（A）通过调节使斜槽的末端保持水平（B）每次释放小球的位置必须不同（C）每次必须由静止释放小球（D）记录小球位置用的铅笔每次必须严格地等距离下降（E）小球运动时不应与木板上的白纸相接触（F）将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线（2）作出平抛运动的轨迹后，为算出其初速度，实验中需测量的数据有_和_。其初速度的表达式为v0_。
5、（3）某学生在做“研究平抛运动”的实验中，忘记记下小球做平抛运动的起点位置O，A为物体运动一段时间后的位置，根据图示，求出物体做平抛运动的初速度为（）A、1.0 m/s B、10 m/sC、2.0 m/s D、20 m/sABSH例2 （上海市长宁区2020年4月模拟）如图所示，在研究平抛运动时，小球A沿轨道滑下，离开轨道末端（末端水平）时撞开轻质接触式开关S，被电磁铁吸住的与轨道末端等高的小球B同时自由下落改变整个装置的高度H和改变A球释放时的初位置做同样的实验， 发现A、B两球总是同时落地（1）该实验现象揭示了A球在离开轨道后在_方向上分运动的规律；（2）该实验装置的设计思想所体现的物理思
6、维方法和实验方法是_和_例3 （2020年上海物理）利用单摆验证小球平抛运动规律，设计方案如图6（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OOh（hL）。（1）电热丝P必须放在悬点正下方的理由是：_。（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，OCs，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q，小球落点与O点的水平距离s将随之改变，经多次实验，以s2为纵坐标、cosq为横坐标，得到如图6（b）所示图像。则当q30时，s为 _m；
7、若悬线长L1.0m，悬点到木板间的距离OO为_m。例4（2020年南通高考考前热身训练）某同学设计了一个研究平抛运动的实验装置，如图3所示。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 3A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3。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
8、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vo= m/s，钢球击中b点时其竖直分速度大小为vby= m/s。已知钢球的重力加速度为g=10m/s2，空气阻力不计。【训练设计】1、一个同学做“研究平抛物体运动”的实验，只在纸上记下重锤线y方向，忘记在纸上记下斜槽末端位置，并只在坐标纸上描出如图所示曲线
9、，现在我们可以在曲线上取A、B两点，用刻度尺分别量出它们到y的距离AA=x1，BB=x2，以及AB的竖直距离h，从而求出小球抛出的初速度v0为（ ）A、 B、C、 D、2、卫星绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态，所以在这种环境中已无法用天平称量物体的质量。假设某同学根据这种环境设计了如图所示的装置(图中O为光滑的小孔)来间接测量小物块的质量：给待测小物块一个初速度，使它在桌面上做匀速圆周运动。设航天器中有基本测量工具。（1）小物块与桌面间的摩擦力可以忽略不计，原因是_（2）实验时需要测量的物理量是_（3）待测物块质量的表达式为m_3、（扬州期末调研）如图甲所示为测量电动机转动角速度的实验装
10、置，半径不大的圆形卡纸固定在电动机转轴上，在电动机的带动下匀速转动在圆形卡纸的旁边安装一个改装了的电火花计时器电火花计时器（甲） （乙） （丙）下面是该实验的实验步骤：使电火花计时器与圆形卡纸保持良好接触；启动电动机，使圆形卡纸转动起来； 接通电火花计时器的电源，使它工作起来；关闭电动机，拆除电火花计时器；研究卡纸上留下的一段痕迹（如图乙所示），写出角速度的表达式，代入数据，得出的测量值。要得到角速度的测量值，还缺少一种必要的测量工具，它是_A 秒表 B 游标卡尺 C 圆规 D 量角器写出的表达式，并指出表达式中各个物理量的含义：_；为了避免在卡纸连续转动的过程中出现打点重叠，在电火花计时器与盘面保持良好接触的同时，可以缓慢地将电火花计时器沿圆形卡纸半径方向向卡纸中心移动。则卡纸上打下的点的分布曲线不是一个圆，而是类似一种螺旋线，如图丙所示。这对测量结果有影响吗？。（选填“有影响”或“没有影响”）理由是：_。
