（浙江專版）2019版高考物理大一輪復習 第四章 曲線運動 萬有引力與航天 實驗6 研究平拋運動學案

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1、 實驗6　研究平拋運動(必考) [考綱解讀]　(1)會描出平拋物體的運動軌跡，并驗證軌跡是一條拋物線。(2)會根據(jù)運動軌跡求平拋物體的初速度。 考點一　實驗原理及操作 1.實驗中必須調(diào)整斜槽末端的切線水平(檢驗是否水平的方法是：將小球放在斜槽末端任一位置，看其是否能靜止)。 2.方木板必須處于豎直平面內(nèi)，要用重垂線檢查坐標紙豎線是否豎直。 3.小球每次必須從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下。 4.坐標原點不是槽口的端點，應是小球出槽口時球心在木板上的投影點。 5.小球開始滾下的位置高度要適中，以使小球平拋運動的軌跡由坐標紙的左上角一直到達右下角為宜。 6.在軌跡上選取離坐標原點O

2、點較遠的一些點來計算初速度。 1.在探究平拋運動的規(guī)律時，可以選用下列各種裝置圖，以下操作合理的是(　　) A.選用裝置1研究平拋物體豎直分運動，應該用眼睛看A、B兩球是否同時落地 B.選用裝置2要獲得穩(wěn)定的細水柱所顯示的平拋軌跡，豎直管上端A一定要高于水面 C.選用裝置3要獲得鋼球的平拋運動軌跡，每次不一定要從斜槽上同一位置由靜止釋放 D.除上述裝置外，也能用數(shù)碼照相機拍攝鋼球做平拋運動時每秒15幀的錄像獲得平拋運動軌跡 答案　D 2.在做研究平拋物體的運動的實驗中，在調(diào)整斜槽時，必須使斜槽末端切線方向水平，這樣做的目的是(　　) A.為了使小球初速度每次都相同 B

3、.為了使小球運動軌跡是拋物線 C.為了使小球飛出時，初速度方向水平 D.為了使小球在空中運動時間每次都相等 解析　小球平拋的初速度大小與釋放點高度有關(guān)，運動軌跡是否是拋物線與斜槽末端的切線水平無關(guān)，小球在空中運動的時間主要由高度決定，故選項A、B、D錯誤；只有斜槽末端切線水平，才能保證小球離開槽口后做平拋運動。 答案　C 3.(1)在做“研究平拋運動”的實驗時，讓小球多次沿同一軌道運動，通過描點法畫小球做平拋運動的軌跡。為了能較準確地描繪運動軌跡，下面列出了一些操作要求，將你認為正確的選項前面的字母填在橫線上________。 A.通過調(diào)節(jié)使斜槽的末端保持水平 B.每次釋放小球的

4、位置可以不同 C.每次必須由靜止釋放小球 D.記錄小球位置用的鉛筆每次必須嚴格地等距離下降 E.小球運動時不應與木板上的白紙相接觸 F.斜槽必須是光滑的，以免受到摩擦力的作用 (2)作出平拋運動的軌跡后，為算出其初速度，實驗中需測量的數(shù)據(jù)有________和________。其初速度的表達式為v0＝________。 解析　(1)要保證每次拋出時的速度相等應使小球每次從斜槽上相同的位置自由滑下并且斜槽軌道末端必須保持水平，只要做到這兩點，我們就能得到相等的速度，至于摩擦力不會影響這個結(jié)果，記錄小球位置用的鉛筆每次沒必要嚴格地等距離下降，小球運動時應避免與紙面發(fā)生摩擦。所以選A、C、

5、E。(2)小球從原點到某時刻的水平位移x，從原點到該時刻的豎直位移y，v0＝x。 答案　(1)ACE (2)小球從原點到某時刻的水平位移x　從原點到該時刻的豎直位移y　x 考點二　實驗數(shù)據(jù)處理及誤差分析 1.判斷曲線是否是拋物線 (1)代數(shù)計算法：將所測量的各個點的x、y坐標分別代入y＝ax2，看計算得到的a值在誤差允許的范圍內(nèi)是否是一個常數(shù)。 (2)圖象法：建立y－x2坐標系，根據(jù)所測量的各個點的x、y坐標值分別計算出對應的y值和x2值，在y－x2坐標系中描點，擬合各點看是否在一條直線上，求出該直線的斜率即為a值。 2.求平拋運動的初速度 若拋出點已知，則只要讀出小球從原

6、點到某時刻的水平位移x，從原點到該時刻的豎直位移y，代入v0＝x求出初速度。 若拋出點未知，但已知記錄點間的時間間隔相等為T，可以根據(jù)豎直方向勻加速直線運動的規(guī)律，由Δy＝gT2求得T，再由水平方向的勻速直線運動規(guī)律v0＝可求得初速度。 3.誤差分析 (1)斜槽末端沒有調(diào)水平，小球離開斜槽后不做平拋運動。 (2)確定小球運動的位置時不準確。 (3)量取軌跡上各點坐標時不準確。 1.在研究平拋運動的實驗中，求解得到的初速度有誤差，與誤差產(chǎn)生原因無關(guān)的是(　　) A.弧形槽與球間有摩擦 B.弧形槽末端切線不水平 C.小球受空氣阻力 D.小球每次自由滾下的位置不同 解析　要

7、保證每次實驗時，小球平拋的初速度的大小和方向相同，需使小球每次從同一位置由靜止釋放，斜槽末端應水平；弧形槽與球間的摩擦不影響小球每次平拋的初速度的一致性；小球受的空氣阻力使它不具備做平拋運動的條件。 答案　A 2.在研究平拋運動的實驗中，用一張印有小方格的紙記錄軌跡，小方格的邊長L＝1.25 cm。若小球在做平拋運動途中的幾個位置如圖中a、b、c、d所示，則小球平拋的初速度v0＝______(用L、g表示)，其值是______(g取9.8 m/s2)。 解析　根據(jù)題意，仔細審查圖中a、b、c、d四點的相對位置，發(fā)現(xiàn)相鄰的兩點間的水平距離均為2L，則物體在相鄰的兩點間運動時間相等，設(shè)這

8、個相等時間為T0，由于豎直方向是加速度為g的勻加速運動，由Δy＝aT2可得L＝gT，再由水平方向是勻速運動得2L＝v0T0，聯(lián)立上述兩式解得v0＝2＝0.7 m/s。 答案　2　0.7 m/s 考點三　實驗拓展及創(chuàng)新 1.某同學設(shè)計了一個研究平拋運動的實驗，實驗裝置如圖甲所示，A是一塊平面木板，在其上等間隔地開鑿出一組平行的插槽(如圖甲中P0P0′、P1P1′、…)，槽間距離均為d。把覆蓋復寫紙的白紙鋪貼在硬板B上。實驗時依次將B板插入A板的各插槽中，每次讓小球從斜軌的同一位置由靜止釋放。每打完一點后，把B板插入后一槽中并同時向紙面內(nèi)側(cè)平移距離d。實驗得到的小球在白紙上打下的若干痕跡

9、點如圖乙所示。 (1)實驗前應對實驗裝置反復調(diào)節(jié)，直到______________________________ ________________________________________________________________。 每次讓小球從同一位置由靜止釋放，是為了__________________________。 (2)每次將B板向內(nèi)側(cè)平移距離d，是為了____________________________。 (3)在圖乙中繪出小球做平拋運動的軌跡。 解析　(1)對實驗裝置反復調(diào)節(jié)的目的：①斜軌末端水平，以保證小球離開軌道時做平拋運動；②A板水平，保

10、證B板總處于同一高度；③插槽P0P0′垂直斜軌并在斜軌末端正下方，以保證B板在P0P0′時小球的痕跡為拋出點。每次讓小球從同一位置由靜止釋放，是為了保證小球每次以相同初速度做平拋運動。 (2)每次將B板向內(nèi)側(cè)平移距離d，是為了使記錄紙上每兩點間的水平距離相等。 (3)如圖所示。 答案　(1)斜軌末端水平、A板水平、插槽P0P0′垂直斜軌并在斜軌末端正下方　使小球每次做平拋運動的初速度都相同。(2)使記錄紙上每兩點之間的水平距離相等。(3)見解析圖 2.某物理實驗小組利用如圖所示裝置測量小球做平拋運動的初速度。在地面上沿拋出的速度方向水平放置一把刻度尺，讓懸掛在拋出點處的重錘的投

11、影落在刻度尺的零刻度線上，則利用小球在刻度尺上的落點位置，就可以直觀地得到小球做平拋運動的初速度。下列各圖表示四位同學在刻度尺旁邊分別制作出的速度標尺(圖中P點為重錘的投影位置)，其中可能正確的是(　　) 解析　設(shè)小球做平拋運動的豎直高度為h，由h＝gt2，得t＝；在水平方向有x＝v0t，得v0＝，即平拋運動的水平位移x＝v0，可見x與v0成正比，在速度標尺上的速度值應該是均勻分布的，選項A正確。 答案　A 3.試根據(jù)平拋運動原理設(shè)計“測量彈射器彈丸出射初速度”的實驗方法。提供的實驗器材有：彈射器(含彈丸，如圖所示)、鐵架臺(帶有夾具)、米尺。 (1)畫出實驗示意圖。 (

12、2)在安裝彈射器時應注意：__________________________________________。 (3)實驗中需要測量的物理量(在畫出的示意圖中用字母標出)：________________________________________________________________。 (4)由于彈射器每次射出的彈丸初速度不可能完全相等，在實驗中應采取的方法是_________________________________________________________________ _______________________________________________________________。 (5)計算公式為__________________________________________________。 解析　(1)如圖所示。 (2)安裝時要注意彈射器應固定，且彈射器發(fā)射方向應保持水平。 (3)實驗中需測量彈丸射出的水平距離x和彈射器與水平地面的高度差h。 (4)在彈射器高度不變的情況下多次實驗，取x1、x2、…、xn的平均值作為實驗數(shù)據(jù)。 (5)v彈丸＝ ＝ 。 答案　見解析 7