第四章 第三课时 实验五:探究平抛运动的特点2025版高考物理一轮复习课件+测试(教师版)+测试(学生版)
展开实验五:探究平抛运动的特点
考点一 实验技能储备
考点二 探索创新实验
1.实验思路用描迹法逐点画出小钢球做平抛运动的轨迹,判断轨迹是否为抛物线并求出小钢球的初速度。2.实验器材末端水平的斜槽、背板、挡板、复写纸、白纸、钢球、 、重垂线、三角板、铅笔等。
3.实验过程(1)安装、调整背板:将白纸放在复写纸下面,然后固定在装置背板上,并用重垂线检查背板是否 。(2)安装、调整斜槽:将固定有斜槽的木板放在实验桌上,用平衡法检查斜槽末端是否 ,也就是将小球放在斜槽末端直轨道上,小球若能 ,则表明斜槽末端已调水平,如图。
静止在直轨道上的任意位置
(3)描绘运动轨迹:让小球在斜槽的某一固定位置由静止滚下,并从斜槽末端飞出开始做平抛运动,小球落到倾斜的挡板上,挤压复写纸,会在白纸上留下印迹。取下白纸用平滑的曲线把这些印迹连接起来,就得到小球做平抛运动的轨迹。(4)确定坐标原点及坐标轴:选定____________ 为坐标原点O,从坐标原点O画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴。
球球心在白纸上的投影点
4.数据处理(1)判断平抛运动的轨迹是不是抛物线如图所示,在x轴上找出等距离的几个点A1、A2、A3…,把线段OA1的长度记为l,则OA2=2l,OA3=3l,由A1、A2、A3…向下作垂线,与轨迹交点分别记为M1、M2、M3…,若轨迹是一条抛物线,则各点的y坐标和x坐标之间应该满足关系式y=ax2(a是待定常量),用刻度尺测量某点的x、y两个坐标值代入y=ax2求出a,再测量其他几个点的x、y坐标值,代入y=ax2,若在误差范围内都满足这个关系式,则这条曲线是一条抛物线。
(2)计算平抛运动物体的初速度情景1:若原点O为抛出点,利用公式x=v0t和y= 即可求出多个初速度v0=_________,最后求出初速度的平均值,就是做平抛运动的物体的初速度。
情景2:若原点O不是抛出点①在轨迹曲线上取三点A、B、C,使xAB=xBC=x,如图所示。A到B与B到C的时间相等,设为T。②用刻度尺分别测出yA、yB、yC,则有yAB=yB-yA,yBC=yC-yB。
5.注意事项(1)固定斜槽时,要保证斜槽末端的切线水平,以保证小球的初速度方向 ,否则小球的运动就不是平抛运动了。(2)小球每次从槽中的同一位置由静止释放,这样可以确保每次小球抛出时的 相等。(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 在背板上的水平投影点。
例1 (2023·江苏无锡市期中)在“探究平抛运动的特点”实验中(1)重复实验数次,无论打击力大或小,仪器距离地面高或低,A、B两球总是同时落地,该实验表明____。A.平抛运动水平方向的分运动是匀速直线运动B.平抛运动水平方向的分运动是匀加速直线运动C.平抛运动竖直方向的分运动是自由落体运动D.平抛运动竖直方向的分运动是匀速直线运动
(2)如图乙所示,在探究平抛运动水平分运动的特点时,下列器材中除木板、小球、斜槽、铅笔、刻度尺、图钉、白纸和复写纸之外,还需要的有________。(选填“弹簧测力计”“重锤线”或“天平”)
(3)实验中,下列说法正确的是________。A.斜槽轨道要尽量光滑B.只要每次小球从斜槽上相同的位置开始运动即可C.斜槽轨道末端要保持水平D.记录点应适当多一些,这样描绘出的轨迹能更好 地反映真实运动
(4)用平滑的曲线把小球在白纸上留下的印迹连接起来,得到小球做平抛运动的轨迹,建立直角坐标系,坐标原点选在________。A.斜槽末端端点B.小球在斜槽末端时的球心C.小球在斜槽末端时球的上端D.小球在斜槽末端时球的下端
(5)在另一次实验中将白纸换成方格纸,每小格的边长L=5 cm,通过实验记录了小球在运动途中连续的三个位置,如图丙所示,则该小球做平抛运动的初速度为____ m/s。(g取10 m/s2,结果保留两位有效数字)
例2 (2022·福建卷·11)某实验小组利用图(a)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(b)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与水平距离的平方x2成_____(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图线常不经过原点,可能的原因是_______________________。
水平射出点未与O点重合
例3 某实验小组利用如图甲所示装置测定平抛运动的初速度。把白纸和复写纸叠放在一起固定在竖直木板上,在桌面上固定一个斜面,斜面的底边ab与桌子边缘及木板均平行。每次改变木板和桌边之间的距离,让钢球从斜面顶端同一位置滚下,通过碰撞复写纸,在白纸上记录钢球的落点。
(1)为了正确完成实验,以下做法必要的是______。A.实验时应保持桌面水平B.每次应使钢球从静止开始释放C.使斜面的底边ab与桌边重合D.选择与钢球间的摩擦力尽可能小的斜面
(2)实验小组每次将木板向远离桌子的方向移动0.2 m,在白纸上记录了钢球的4个落点,相邻两点之间的距离依次为15.0 cm、25.0 cm、35.0 cm,如图乙。重力加速度g=10 m/s2,钢球平抛运动的初速度大小为____ m/s。
(3)图甲装置中,木板上悬挂一条铅垂线,其作用是___________________________________。
例4 (2023·江苏南通市二模改编)图甲为某种瓶装水电动取水器,某实验小组利用平抛运动规律测量该取水器取水时的流量(单位时间流出水的体积)。实验方案如下:
(1)利用游标卡尺测量取水器出水管内径d,如图乙所示,读数为____ mm;
(2)调节取水器管口方向,使取水器启动后,水从管口水平射出;(3)待水在空中形成稳定的弯曲水柱后,紧贴水柱后方放置白底方格板(已知每个正方格的边长为L),并利用手机正对水柱拍摄照片,如图丙所示;(4)已知当地重力加速度为g,根据图丙可以计算水从O点运动到P点所需要的时间为________(用L、g表示);
(5)已知流量的决定式为Q=Sv(其中S为水流的横截面积,v为管口水流的速度大小)。由上述信息可得出水流的横截面积S= 管口水流的速度大小v=_________(用L、g表示),由此可以测量出取水器取水时的流量。
1.(2024·江苏南通市如皋市调研)“频闪摄影”是摄像机每隔一定时间就对运动物体拍摄一次,因此拍摄到物体的图像是不连续的,但从这些不连续的图像中可发现物体运动的规律。小明利用如图甲所示的装置和频闪摄影探究平抛运动的特点。
(1)现有以下材质的小球,实验中A、B球应当选用_____。A.乒乓球 B.钢球 C.塑料球
(2)下列实验操作步骤,正确顺序是___________。①敲击弹片,让A、B球同时开始运动②调整频闪摄像机位置,将频闪摄像机正对实验装置甲所在的位置③将A、B球放置实验装置甲上,调整两球的重心在同一水平线上④小球落在实验台上时停止摄像⑤打开摄像机,开始摄像
(3)实验中,A球沿水平方向抛出,同时B球自由落下,图乙为某次实验的频闪照片,分析该照片,可得出的实验结论是_____。A.仅可判断A球竖直方向做自由落体运动B.仅可判断A球水平方向做匀速直线运动C.可判断A球竖直方向做自由落体运动,水平方向 做匀速直线运动
(4)测得乙图中A球连续3个位置的距离如图丙所示,已知物体的实际大小与照片上物体影像大小的比值为k,重力加速度为g, 则A球平抛的初速度表达式v0=___________。
(5)若A球从距实验台高度为0.8 m处水平飞出,摄像机每秒频闪25次,重力加速度g取10 m/s2,则最多可以得到A球在空中运动的______个位置。
2.(2021·全国乙卷·22)某同学利用图(a)所示装置研究平抛运动的规律。实验时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球进行拍摄,频闪仪每隔0.05 s发出一次闪光,某次拍摄后得到的照片如图(b)所示(图中未包括小球刚离开轨道的影像)。图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板,纸板与小球轨迹所在平面平行,其上每个方格的边长为5 cm。该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图(b)中标出。
完成下列填空:(结果均保留2位有效数字)(1)小球运动到图(b)中位置A时,其速度的水平分量大小为______m/s,竖直分量大小为______m/s;
(2)根据图(b)中数据可得,当地重力加速度的大小为______ m/s2。
(1)用图甲装置进行探究,下列说法正确的是______。A.只能探究平抛运动水平分运动的特点B.需改变小锤击打的力度,多次重复实验C.能同时探究平抛运动水平、竖直分运动的特点
3.(2023·浙江6月选考·16Ⅰ(1))在“探究平抛运动的特点”实验中
(2)用图乙装置进行实验,下列说法正确的是______。A.斜槽轨道m必须光滑且其末端水平B.上下调节挡板n时必须每次等间距移动C.小钢球从斜槽m上同一位置静止滚下
(3)用图丙装置进行实验,竖直挡板上附有复写纸和白纸,可以记下钢球撞击挡板时的点迹。实验时竖直挡板初始位置紧靠斜槽末端,钢球从斜槽上P点静止滚下,撞击挡板留下点迹0,将挡板依次水平向右移动x,重复实验,挡板上留下点迹1、2、3、4。以点迹0为坐标原点,竖直向下建立坐标轴y,各点迹坐标值分别为y1、y2、y3、y4。测得钢球直径为d,则钢球平抛初速度v0为________。
4.(2024·江苏南通市海安市开学考)利用如图甲所示的实验装置来探究平抛运动的特点。(取g=10 m/s2)(1)以下是实验过程中的一些做法,其中合理的有________。A.安装斜槽轨道,使其末端保持水平B.每次小球释放的初始位置可以任意选择C.每次小球应从同一高度由静止释放D.为描出小球的运动轨迹,描绘的点可以用折线连接
(2)该实验中,在取下白纸前,应确定坐标轴原点O,并建立直角坐标系,下列关于图像坐标原点和坐标系的选择正确的是________。
(3)如图乙是根据实验画出的平抛小球的运动轨迹,在轨迹上取三个水平距离相等的点A、B和C,两点间的水平间距均为Δx=20.0 cm。以A点为坐标系的原点,水平方向为x轴,竖直方向为y轴,测得B、C两点竖直坐标y1=15.0 cm,y2=40.0 cm,则小球平抛的起点O的坐标为___________________。
(-20 cm,-5 cm)
(4)以平抛起点O为坐标原点,在轨迹上取一些点,测量它们的水平坐标x和竖直坐标y,作出如图丙所示的y-x2图像,图像的斜率为k,则平抛小球的初速度为________。
(5)如图丁所示,在斜槽的末端放置一倾斜的长板,某小组测得小球在O处的水平速度v0及O至落点的水平射程x,记录的数据如表,则斜面的倾角θ为____。
5.(2023·江苏南京市月考)小明采用如图甲所示的实验装置研究平抛运动的规律,实验装置放置在水平桌面上,利用光电门传感器和碰撞传感器可以测得小球的水平初速度v0和飞行时间t,底板上的标尺可以测得水平位移d。(1)实验中斜槽轨道末端的切线必须是水平的,这样做的目的是______。A.保证小球运动的轨迹是一条抛物线B.保证小球飞出时,速度沿水平方向C.保证小球在空中运动时的加速度为gD.保证小球飞出时,速度既不太大也不太小
(2)实验中,以下哪些操作可能引起实验误差________。A.安装斜槽时,斜槽末端切线方向不水平B.没有从轨道同一位置释放小球C.斜槽不是光滑的D.空气阻力对小球运动有较大影响
(3)保持水平槽口距底板的高度h=0.420 m不变,改变小球在斜槽轨道上下滑的起始位置,测出小球做平抛运动的初速度v0、飞行时间t和水平位移d,记录在表中。由表中数据可知,在实验误差允许的范围内,当h一定时_______。A.落地点的水平距离d与初速度v0大小成反比B.落地点的水平距离d与初速度v0大小成正比C.飞行时间t与初速度v0大小无关D.飞行时间t与初速度v0大小成正比
(4)小华同学在实验装置的后面竖直放置一块贴有白纸和复写纸的木板,图乙是实验中小球从斜槽上不同位置释放获得的两条轨迹,图线①所对应的小球在斜槽上释放的位置_______(选填“较低”或“较高”)。
(5)小华同学接着用方格纸做实验,若小球在某次平抛运动中先后经过的三个位置a、b、c,如图丙所示,已知小方格的边长L=1 cm,取g=10 m/s2,则小球在b点的速度大小为_____m/s。(结果保留两位有效数字)
第四章 第二课时 抛体运动2025版高考物理一轮复习课件+测试(教师版)+测试(学生版): 这是一份第四章 第二课时 抛体运动2025版高考物理一轮复习课件+测试(教师版)+测试(学生版),文件包含第四章第2课时抛体运动pptx、第四章第2课时抛体运动docx、第四章第2课时抛体运动学生用docx等3份课件配套教学资源,其中PPT共60页, 欢迎下载使用。
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