备战2025届新高考物理一轮总复习第4章抛体运动与圆周运动第5讲实验探究平抛运动的特点课件

这是一份备战2025届新高考物理一轮总复习第4章抛体运动与圆周运动第5讲实验探究平抛运动的特点课件，共25页。PPT课件主要包含了强基础固本增分，研考点精准突破，目录索引，实验步骤，考点一教材原始实验，见解析图，F-F0，一条过原点的直线等内容，欢迎下载使用。

一、实验目的1.学会用实验的方法探究平抛运动的特点。2.掌握描迹法、频闪照相法等探究实验的常用方法。3.能设计不同的实验方案,并对方案进行可行性论证,根据学校现有条件,选择最优方案。4.能获取信息,通过数据分析描绘平抛运动的轨迹。
三、进行实验方案一:利用频闪照相法探究平抛运动的特点数码相机每秒拍下小球做平抛运动时的十几帧或几十帧照片,将照片上不同时刻的小球的位置连成平滑曲线,便得到小球的运动轨迹,由于相邻两帧照片间的时间间隔相等,只要测出相邻两帧照片上小球位置间的水平距离和竖直距离,就很容易判断平抛运动在水平方向和竖直方向的运动特点。
1.数据处理(1)建立以抛出点为坐标原点,以小球水平抛出时的初速度方向为x轴正方向,以竖直向下为y轴正方向的直角坐标系。(2)测出相邻两帧照片中小球移动的水平距离和竖直距离。(3)根据水平位移和竖直位移随时间变化的具体数据分析小球水平方向分运动和竖直方向分运动的特点。2.结果分析水平方向的分运动是匀速直线运动,竖直方向的分运动是自由落体运动。
方案二:利用描迹法探究平抛运动的特点1.实验器材小钢球、斜槽轨道、木板及竖直固定支架、坐标纸、图钉、重锤、铅笔、三角板、刻度尺等。
实验装置如图所示。斜槽M末端水平。钢球在斜槽中从某一高度滚下,从末端飞出后做平抛运动。在装置中有一个水平放置的可上下调节的倾斜挡板N,钢球飞出后,落到挡板上。实验前,先将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上。钢球落到倾斜的挡板上后,就会挤压复写纸,在白纸上留下印迹。上下调节挡板N,通过多次实验,在白纸上记录钢球所经过的多个位置。最后,用平滑曲线把这些印迹连接起来,就得到钢球做平抛运动的轨迹。
保证球抛出时速度方向水平
每次从同一高度由静止释放
考向一 　实验原理与操作典题1 (2022浙江1月选考)在研究平抛运动的实验中,以小球离开轨道末端时球心位置为坐标原点O,建立水平与竖直坐标轴。让小球从斜槽上离水平桌面高为h处由静止释放,使其水平抛出,通过多次描点可绘出小球做平抛运动时球心的轨迹,如图所示。在轨迹上取一点A,读取其坐标(x0,y0)。
(1)下列说法正确的是　　　　。 A.实验所用斜槽应尽量光滑B.画轨迹时应把所有描出的点用平滑的曲线连接起来C.求平抛运动初速度时应读取轨迹上离原点较远的点的数据
(2)根据题目所给信息,小球做平抛运动的初速度大小v0=　　　　。 
(3)在本实验中要求小球多次从斜槽上同一位置由静止释放的理由是　 。 
确保多次运动的轨迹相同
解析 (1)只要保证小球每次从同一位置由静止释放,到达斜槽末端的速度大小都相同即可,与实验所用斜槽是否光滑无关,故A错误;画轨迹时应舍去误差较大的点,把误差小的点用平滑的曲线连接起来,故B错误;求平抛运动初速度时应读取轨迹上离原点较远的点的数据,便于减小读数产生的偶然误差,故C正确。
(3)小球多次从斜槽上同一位置由静止释放是为了保证到达斜槽末端的速度大小都相同,从而能确保多次运动的轨迹相同。
考向二 实验数据处理与误差分析典题2 (2022福建卷)某实验小组利用图甲所示装置验证小球平抛运动的特点。实验时,先将斜槽固定在贴有复写纸和白纸的木板边缘,调节槽口水平并使木板竖直;把小球放在槽口处,用铅笔记下小球在槽口时球心在木板上的水平投影点O,建立xOy坐标系。然后从斜槽上固定的位置释放小球,小球落到挡板上并在白纸上留下印迹,上下调节挡板进行多次实验。实验结束后,测量各印迹中心点O1、O2、O3……的坐标,并填入表格中,计算对应的x2值。
(1)根据上表数据,在图乙给出的坐标纸上补上O4数据点,并绘制y-x2图线。
(2)由y-x2图线可知,小球下落的高度y与水平距离的二次方x2成　　　　(选填“线性”或“非线性”)关系,由此判断小球下落的轨迹是抛物线。 (3)由y-x2图线求得斜率k,小球平抛运动的初速度表达式为v0=　　　　(用斜率k和重力加速度g表示)。 
(4)该实验得到的y-x2图线若不经过原点,可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。 
水平射出点未与O点重合
解析 (1)根据表中数据在坐标纸上描出O4数据点,并绘制y-x2图线如图所示。
(2)由y-x2图线为一条倾斜的直线可知,小球下落的高度y与水平距离的二次方x2成线性关系。
(4)y-x2图线是一条直线,若不经过原点,说明实验中测量的y值偏大或偏小一个定值,这是小球的水平射出点未与O点重合,位于坐标原点O上方或下方所造成的。
考点二　实验的改进与创新
考向一 实验器材的创新典题3 (2024广东梅州虎山中学模拟)某物理小组利用如图甲所示的装置验证平抛运动规律,在斜槽轨道的末端安装一个光电门,调节激光束与实验所用小钢球的球心等高,斜槽末端切线水平,又分别在该装置正上方A处和右侧正前方B处安装频闪摄像头进行拍摄,钢球从斜槽上的固定位置无初速度释放,通过光电门后抛出,得到的频闪照片如图丙所示,O为抛出点,P为运动轨迹上某点,g取10 m/s2。
(1)用20分度游标卡尺测得钢球直径如图乙所示,则钢球直径d=　　　　 mm。 (2)在图丙中,A处摄像头所拍摄的频闪照片为　　　　(选填“a”或“b”)。 (3)测得图丙a中OP距离为89.10 cm,b中OP距离为45.00 cm,则钢球平抛的初速度大小v0=　　　　 m/s(结果保留两位小数)。 (4)通过比较钢球通过光电门的速度v与由平抛运动规律解得的平抛初速度v0的关系,从而验证平抛运动的规律。
解析 (1)根据游标卡尺的读数规律,该读数为4 mm+0.05×10 mm=4.50 mm。(2)A处摄像头所拍摄的频闪照片显示钢球在水平方向上的分运动,而钢球水平方向做匀速直线运动,可知,钢球的像应均匀分布,A处摄像头所拍摄的频闪照片为a。(3)图丙a中OP距离为89.10 cm,则有sOP=v0t,b中OP距离为45.00 cm,则有hOP= gt2,解得v0=2.97 m/s。
考向二 实验思路的创新典题4 (2024广东广州第二中学模拟)某同学设计如图所示的实验装置验证向心力公式和平抛运动水平分运动为匀速运动。将四分之一圆弧固定在桌面上,圆弧底下安装一个压力传感器,光电门固定在圆弧底端正上方。实验步骤如下:
①让小球静止在圆弧底端,传感器示数为F0;②让小球从圆弧某一位置由静止释放,记录通过光电门的时间t、压力传感器示数F和落点与圆弧底端的水平位移x;③改变释放位置,重复步骤②。
请回答以下问题:(1)为完成实验,关于实验装置及相关测量,下列说法正确的是　　　; A.圆弧要保持光滑B.小球要选择体积小、密度大的C.要测量小球到地面的竖直高度D.要测量小球的质量(2)用游标卡尺测量小球直径,如图所示,则小球直径为　　　　 mm; (3)以　　　　(选填“F”或“F-F0”)为纵轴、 为横轴作图像,若图像是　　　　　　　　　　,则说明向心力大小与小球速度二次方成正比; 
(5)甲、乙两位同学以不同的桌面高度进行实验,得到的x-y图像如图所示,其中甲同学实验时的桌面高度比乙同学的　　　　(选填“高”或“低”)。 
解析 (1)圆弧没必要保持光滑,从不同高度下滑,小球经过光电门的速度不同,速度根据小球直径和光电门测量的挡光时间测出,A错误;小球要选择体积小、密度大的,减小阻力的影响,B正确;没有必要测量小球到地面的竖直高度,只要保证竖直高度相同,则平抛运动的时间相同,只需证明水平位移和水平速度成正比即可证明平抛运动水平方向的分运动为匀速运动,C错误;小球在圆弧底端时有F-F0= ,要验证向心力公式,需要测量小球的质量,D正确。(2)小球的直径d=6 mm+0.05×14 mm=6.70 mm。