《【物理】2021版物理新增分大一轮新高考讲义：第四章曲线运动万有引力与航天实验五含解析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【物理】2021版物理新增分大一轮新高考讲义：第四章曲线运动万有引力与航天实验五含解析（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、试验五探究平抛运动的特点 |精.|品.|可.|编.|辑.|学.|习.1试验目的1用试验的方法描出平抛运动的轨迹2用试验轨迹求解平抛物体的初速度 2试验原理使小球做平抛运动，利用描迹法描画小球的运动轨迹，建立坐标系，测出轨迹曲线上某一点的坐标|资.|料. * | * | x 和 y，由公式： x v0t 和 y1gt 2，可得 v20 xg 2y. * | * | |欢.|迎.|下.|载. 3试验器材 以斜面小槽法为例斜槽 带小球 、木板及竖直固定支架、白纸、图钉、重垂线、三角板、铅笔、刻度尺4试验步骤 以斜面小槽法为例1按图 1 甲所示安装试验装置，使斜槽末端水平图 12以斜槽水平末端端口上小
2、球球心在木板上的投影点为坐标原点O，用重垂线画出过O 点的竖直线作为 y 轴，画出水平的x 轴3使小球从斜槽上同一位置由静止滚下，把笔尖放在小球可能经过的位置上，假如小球运动中遇到笔尖，就用铅笔在该位置画上一点，用同样方法，在小球运动路线上描下如干点4将白纸从木板上取下，将白纸上各点用平滑曲线连起来，如图乙所示1试验留意事项 1固定斜槽时，要保证斜槽末端的切线水平，保证小球的初速度水平2固定木板时，木板必需处在竖直平面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行，固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直3小球每次从斜槽上的同一位置由静止释放，为此，可在斜槽上某一位置固定一个挡板4要在斜槽上适当高度释放小
3、球，使它以适当的水平初速度抛出，其轨迹由木板左上角到达右下第 1 页，共 9 页角，这样可以减小测量误差5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6运算小球的初速度时，应选距抛出点稍远一些的点为宜，以便于测量和运算2判定平抛运动的轨迹是不是抛物线1原理：如平抛运动的轨迹是抛物线，就当以抛出点为坐标原点建立直角坐标系后，轨迹上各点的坐标具有y ax2 的关系，且同一轨迹上a 是一个确定的值 |精.|品.|可.|编.|辑.|学.|习.|资.|料. * | * | * | * | |欢.|迎.|下.|载. 2验证方法： 方法一：代入法用刻度尺测量几个点的x、y 坐标值，分别代入y
4、 ax2 中求出常数a，看运算得到的a 值在误差答应的范畴内是否是一个常数方法二：图象法建立 y x2 坐标系，依据所测量的各个点的x、y 坐标值分别运算出对应y 值的 x2 值，在 y x2 坐标系中描点，连接各点看是否在一条直线上，并求出该直线的斜率即为a 值 3运算平抛运动的初速度1平抛轨迹完整即含有抛出点 在轨迹上任取一点，测出该点离原点的水平位移x 及竖直位移y，就可求出初速度v0，因 x v 0t，y1gt2， 故 v 0 x.g22y2平抛轨迹残缺即无抛出点 如图 2 所示，在轨迹上任取三点A、B、C，使 A、B 间及 B、 C 间的水平距离相等，由平抛运动的规律可知， A、B
5、间与 B、C 间所用时间相等，设为t ， 就 h h h gt2，所以 thBC hAB，所以初速度vx xg.BCABg0thBC hAB图 2命题点一教材原型试验例 1在“探究平抛运动的特点”的试验中，可以描画平抛物体运动轨迹和求物体的平抛初速度第 2 页，共 9 页图 31试验简要步骤如下：A 如图3 所示，安装好器材，留意斜槽末端水平以及平板竖直放置，登记斜槽末端O 点 和过O点的竖直线，检测斜槽末端水平的方法是 |精.|品.|可.|编.|辑.|学.|习.|资.|料. * | * | * | * | |欢.|迎.|下.|载. B让小球多次从“同一”或者“不同”位置上滚下，登记小球穿过卡
6、片孔的一系列位置C测出曲线上某点的x、y 坐标值， 当地重力加速度g 已知 用 v0算出该小球的平抛初速度，试验需要对多个点求v 0 的值，然后求它们的平均值D取下白纸，以O 为原点，以竖直线为轴建立坐标系，用平滑曲线画平抛轨迹2讨论平抛运动，下面说法正确选项 A 使 用 密 度 大 、 体 积 小 的 小 球B必需测出平抛小球的质量C将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行D尽量减小小球与斜槽之间的摩擦g答案1 让小球置于槽口任一位置，小球均不发生滚动同一x2y2AC解析1 步骤 A 中依据平稳，如FN G，小球不会滚动，此时F N 竖直向上，说明末端水平；步骤B 中要登记
7、小球运动途中经过一系列位置，不行能在一次平抛中完成，每次平抛只能确定一个位置，要确定多个位置，要求小球每次的轨迹重合，故小球平抛时的初速度必需相同，小球每次从同一位置滚下；步骤C 中 ， 由 xv10t 及 y gt2 得 v 2 xg ；02y2讨论平抛运动， 一是尽量减小小球运动中空气阻力的影响，二是精确地描画出小球的轨迹，故 A 、C 正确变式 1两个同学依据不同的试验条件，进行了“探究平抛运动的特点”的试验：图 41甲同学采纳如图4 甲所示的装置，用小锤击打弹性金属片，使A 球沿水平方向弹出，同时B 球被松开，自由下落，观看到两球同时落地，转变小锤击打的力度，即转变A 球被弹出时的速度
8、，两 球仍旧同时落地，这说明2乙同学采纳如图乙所示的装置，两个相同的弧形轨道M 、N，分别用于发射小铁球P、 Q，其中第 3 页，共 9 页N 的末端可看做与光滑的水平板相切，两轨道上端分别装有电磁铁C、D ；调剂电磁铁C、D 的高度使 AC BD ，从而保证小铁球P、Q 在轨道出口处的水平初速度v 0 相等，现将小铁球P、Q 分别吸在电磁铁C、D 上， 然后切断电源，使两小球同时以相同的初速度v 0 分别从轨道M 、N 的末端射出，试验可观看到的现象应是仅仅转变弧形轨道M 的高度，重复上述试验，仍能观看到相同的现象，这说明答案1 平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动 |精.|品.|可.|
9、编.|辑.|学.|习.|资.|料. * | * | * | * | |欢.|迎.|下.|载. 2P 球 击 中 Q 球平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动解析 1 通过对比试验，说明两球具有等时性，由此说明平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动； 2 两球在水平轨道上相遇，水平方向运动情形相同，说明平抛运动的水平分运动是匀速直线运动例2某物理爱好小组做“探究平抛运动的特点”试验时，分成两组，其中一个试验小组让小球做平抛运动，用频闪照相机对准方格背景照相，拍照到如图5 所示的照片，已知每个小方格边长10 cm，当地的重力加速度g 取 10 m/s2， 其中C 点处的位置坐标已被污迹掩盖图
10、5 1如以拍照的第一点为坐标原点，水平向右和竖直向下为正方向建立直角坐标系，被拍照到的小球在 C 点位置的坐标为2小球平抛的初速度大小为3另一个试验小组的同学正确地进行试验并正确地描画了运动轨迹，测量了轨迹上的不同点的坐标值， 依据所测得的数据以y 为纵轴， 以 x2 为横轴， 在坐标纸上画出对应的图象，发觉为过原点的直线，并测出直线斜率为2，就平抛运动的初速度v 0m/s.答案160 cm,60 cm22 m/s3102解析1 依据平抛运动的特点：水平方向的坐标为x3 2 10 cm 60 cm，竖直方向的坐标为y1 2 3 10 cm 60 cm， 故被拍照到的小球在C 点位置坐标为60
11、cm,60 cm 2 由 h gt2 得 thL 0.1s0.1 s，就 vxg2L2 0.1g100 t t 0.1m/s 2 m/s.3小球做平抛运动，在竖直方向上有y 1gt2，2第 4 页，共 9 页水平方向上有x v0t，解得yg 2x2，2v 0就 y x2 图象的斜率k g 2 ，2v 0解 得 v 0g 1010m/sm/s.2k2 22变式2如图6 甲所示是“探究平抛运动的特点”的试验装置图，图乙是试验后记录的数据，其中 O 点为抛出点，就此小球做平抛运动的初速度为m/s. |精.|品.|可.|编.|辑.|学.|习.|资.|料. * | * | * | * 图 6答案1.6 | |欢.|迎.|下.解析由平抛运动的规律知，在水平方向上小球做匀速直线运动，就x v0t |载. 竖直方向上小球做自由落体运动，就y12gt2将其中一组数据如x32.0 cm ， y 19.6 cm 代入 式得 v0 1.6 m/s.
