（浙江選考）2020版高考物理一輪復習 第4章 曲線運動 萬有引力與航天 實驗4 研究平拋運動學案.doc

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實驗4　研究平拋運動 [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)會根據運動軌跡求平拋物體的初速度。 注意事項 1.斜槽末端的切線必須水平。 2.方木板必須處在豎直面內且小球運動軌跡所在的豎直平面平行，并使小球的運動靠近木板但不接觸。 3.坐標原點(小球做平拋運動的起點)不是槽口的端點，應是小球在槽口時球的球心在木板上的水平投影點。 4.如果是用白紙，則應以小球在槽口時球的球心在木板上的水平投影點為坐標原點，在斜槽末端懸掛重垂線，先根據重垂線方向確定y軸方向，再用直角三角板畫出水平線作為x軸，建立直角坐標系。 5.每次小球應從斜槽上的同一位置由靜止開始滾下。 6.在平拋軌道上選取距O點遠些的點來計算球的初速度，這樣可使結果的誤差較小。 熱點一　教材原型實驗 【例1】　(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.通過調節(jié)使斜槽的末端保持水平 B.每次釋放小球的位置可以不同 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，實驗中需測量的數據有________和________。其初速度的表達式為v0＝________。 (3)若某次實驗中，小剛同學做了平拋運動的實驗，他用一張印有小方格的紙記錄小球運動的軌跡，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1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)。 圖1 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、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。 (3)根據題意，仔細審查圖中a、b、c、d四點的相對位置，發(fā)現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，設這個相等時間為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，聯立上述兩式解得v0＝2＝0.70 m/s。 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　(3)2　0.70 m/s 熱點二　實驗拓展創(chuàng)新 1.記錄各個點的方法變化。 2.實驗方法的改變。 3.實驗的拓展延伸。 【例2】　(20174月浙江選考)在“研究平拋運動”實驗中。 (1)圖2是橫擋條卡住平拋小球，用鉛筆標注小球最高點，確定平拋運動軌跡的方法，坐標原點應選小球在斜槽末端點時的________。 圖2 A.球心　　B.球的上端　　C.球的下端 在此實驗中，下列說法正確的是________(多選)。 A.斜槽軌道必須光滑 B.記錄的點應適當多一些 C.用平滑曲線把所有的點連接起來 D.y軸的方向根據重錘線確定 (2)圖3是利用圖2裝置拍攝小球做平拋運動的頻閃照片，由照片可判斷實驗操作錯誤的是(　　) 圖3 A.釋放小球時初速度不為0 B.釋放小球的初始位置不同 C.斜槽末端切線不水平 (3)下圖是利用穩(wěn)定的細水柱顯示平拋運動軌跡的裝置，其中正確的是________。 解析　(1)小球平拋軌跡標注小球最高點，所以選B。實驗過程中，斜槽不一定光滑，只要能夠保證從同一位置靜止釋放，即使軌道粗糙，摩擦力做功是相同的，離開斜槽末端的速度就是一樣的，所以A錯誤；記錄點適當多一些，能夠保證描點平滑，選項B正確，選項C錯誤；y軸必須是豎直方向，即用重錘線確定，選項D正確。 (2)由圖可知斜槽末端不水平，才會造成斜拋運動，選項C正確。 (3)插入瓶中的另一根吸管使得與外界氣壓相等，目的就是為了保證水流流速不受瓶內水面下降的影響而減小，能保證下降到該處的一段時間內，能夠得到穩(wěn)定的細水柱，所以選B。 答案　(1)B　BD　(2)C　(3)B 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.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，運動軌跡是否是拋物線與斜槽末端的切線水平無關，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.在“研究平拋運動”的實驗中，求解得到的初速度有誤差，與誤差產生原因無關的是(　　) 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 4.(2018紹興市選考模擬)“研究平拋運動”的實驗裝置如圖4所示。 圖4 (1)實驗時，每次須將小球從軌道________(填字母)。 A.同一位置釋放 B.不同位置無初速度釋放 C.同一位置無初速度釋放 (2)上述操作的目的是使小球拋出后________(填字母)。 A.只受重力 B.軌跡重合 C.做平拋運動 D.速度小些，便于確定位置 (3)實驗中已測出小球半徑為r，則小球做平拋運動的坐標原點位置應是________(填字母)。 A.斜槽末端O點 B.斜槽末端O點正上方r處 C.斜槽末端O點正前方r處 D.斜槽末端O點正上方r處在豎直木板上的投影點 答案　(1)C　(2)B　(3)D 5.某同學設計了一個“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5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側平移距離d。實驗得到的小球在白紙上打下的若干痕跡點如圖乙所示。 圖5 (1)實驗前應對實驗裝置反復調節(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板向內側平移距離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板向內側平移距離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