2024年高考物理第一轮复习课件：第四章 实验五　探究平抛运动的特点

这是一份2024年高考物理第一轮复习课件：第四章 实验五　探究平抛运动的特点，共31页。PPT课件主要包含了初速度相同，实验方法的创新，方便将木板调整，到竖直平面等内容，欢迎下载使用。

1．实验原理(1)在同一高度将A球水平抛出的同时由静止释放B球，两球同时落地，说明平抛运动的竖直分运动为自由落体运动。(2)用描迹法画出小球平抛运动的轨迹，以抛出点为坐标原点建立直角坐标系，在轨迹上选取A、B、C、D四点，满足yA∶yB∶yC∶yD＝1∶4∶9∶16，则有TOA＝TAB＝TBC＝TCD，由xA∶xB∶xC∶xD＝1∶2∶3∶4可知平抛运动水平分运动为匀速运动。
2．实验器材平抛运动演示仪、铁架台、斜槽、小球、方木板、白纸、图钉、铅垂线、三角板、铅笔、刻度尺。3．实验步骤及数据分析(1)探究平抛运动竖直分运动的特点①按图甲所示将仪器安装好，调节A、B两球等高，且平抛平台水平。
②用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，做平抛运动；同时B球被释放，自由下落，做自由落体运动。观察两球的运动轨迹，比较它们落地时间的先后。③分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，多次重复这个实验，记录实验现象。④根据实验现象得出平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动。(2)探究平抛运动水平分运动的特点
①按如图乙所示安装好实验装置，将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上，调节斜槽M末端水平。
②让钢球在斜槽中从某一高度由静止滚下，落在水平放置的可上下调节的倾斜挡板N上，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。③把小球平抛运动的抛出点印记在白纸上，取下白纸，以抛出点O为坐标原点，以水平方向为x轴，竖直向下为y轴建立直角坐标系，在小球平抛运动轨迹上选取A、B、C、D四点，使yA∶yB∶yC∶yD＝1∶4∶9∶16；测出A、B、C、D四点的x坐标值，若xA∶xB∶xC∶xD＝1∶2∶3∶4，即可知平抛运动的水平分运动为匀速运动。
1．误差分析(1)斜槽末端没有调至水平，小球离开斜槽后不做平抛运动。(2)确定小球运动的位置时不准确。(3)量取轨迹上各点坐标时不准确。2．注意事项(1)实验中必须使斜槽末端的切线水平(检验是否水平的方法是：将小球放在斜槽末端水平部分，看其是否能静止)。
(2)方木板必须处于竖直平面内，固定时要用铅垂线检查坐标纸竖线是否竖直。(3)小球每次必须从斜槽上同一位置由静止滚下。(4)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。(5)小球开始滚下的位置高度要适中，以使小球平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜。
【例1】　(2022·山东枣庄期末)用如图所示的实验装置做“探究平抛运动的特点”的实验。
(1)安装实验装置的过程中，斜槽M的末端切线必须是水平的，这样做的目的是________。A．保证小球飞出时，速度既不太大，也不太小B．保证小球飞出时，初速度水平C．保证小球在空中运动的时间每次都相等D．保证小球运动的轨迹是一条抛物线
(2)实验中，为了能较准确地描绘小球的平抛运动轨迹，下列操作，你认为正确的是________。A．每次释放小球的位置可以不同B．每次必须由静止释放小球C．记录小球位置用的倾斜挡板N每次必须严格地等距离下降D．小球运动时不应与背板上的白纸(或方格纸)相接触E．将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将位置点连成折线
[解析]　(1)研究平抛运动的实验很关键的地方是要保证小球能够水平飞出，只有水平飞出时小球才做平抛运动，故选B。(2)为了保证小球平抛运动的初速度相同，则每次从同一高度由静止释放小球，故A错误，B正确；只要描出小球的位置即可，因此挡板下降的距离不必是等距的，故C错误；实验要求小球滚下时不能碰到木板平面，避免因摩擦而使运动轨迹改变，最后轨迹应连成平滑的曲线，故D正确，E错误。
【例2】　(2022·山东菏泽期中)图甲是“探究平抛运动的特点”的实验装置图。
(1)实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽末端切线______。每次让小球从同一位置由静止释放，是为了每次平抛________________。(2)图乙是根据正确实验取得的数据所绘成的轨迹，其中O为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为________ m/s。(g取9.8 m/s2)(3)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；B点的竖直分速度为________ m/s。(g取10 m/s2)
【例3】　(2022·山东济南高三期末)频闪摄影是研究变速运动常用的实验手段。在暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置。某物理小组利用如图甲所示装置探究平抛运动规律。他们分别在该装置正上方和右侧正前方安装了频闪仪器A、B并进行了拍摄，得到的频闪照片如图乙所示，O为抛出点，P为运动轨迹上某点。根据平抛运动规律分析下列问题(g取10 m/s2)。
(1)图乙中，频闪仪器A所拍摄的频闪照片为________[选填“(a)”或“(b)”]。
(2)测得图乙(a)中OP距离为45 cm，(b)中OP距离为30 cm，则小球做平抛运动的初速度大小应为________ m/s，小球在P点速度大小应为________ m/s。
[创新评价]　本题属于实验器材创新，实验中利用频闪仪器拍摄平抛运动轨迹，优点在于用频闪仪代替铅笔描迹，使轨迹更准确，利用分析频闪照片的方法代替坐标纸，使数据分析更方便。
【例4】　(2020·天津卷)某实验小组利用图1所示装置测定平抛运动的初速度。把白纸和复写纸叠放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．选择对钢球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，示意图如图2。重力加速度g取10 m/s2，钢球平抛的初速度为_____ m/s。(3)图1装置中，木板上悬挂一条铅垂线，其作用是________________________________。[解析]　(1)要测定平抛运动的初速度，首先要保证初速度水平，即保持桌面水平，A正确；实验要保证每次抛出时的速度大小相同，所以要从同一位置无初速度释放钢球，B正确；若斜面底边与桌边重合，则钢球抛出后将做斜下抛运动，C错误；因每次从同一斜面同一位置无初速度释放，钢球经历相同运动过程，则到达斜面底端的速度相同，故不需要选择摩擦力小的斜面，D错误。
(3)本实验要保证木板竖直，铅垂线可方便将木板调整到竖直。
[创新评价]　本题创新点体现在实验方法的设计上，利用改变相同水平距离控制相同的运动时间，实验中用一块附上复写纸和白纸的竖直木板，小球从斜面上滑下，平抛后撞在木板上留下痕迹，准确地确定落点，进而确定小球在不同水平位置的竖直位置。
【例5】　未来在一个未知星球上用如图甲所示装置研究平抛运动的规律。悬点O正下方P点处有水平放置的炽热电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出做平抛运动，现对小球采用频闪数码相机连续拍摄，在有坐标纸的背景屏前拍下了小球在做平抛运动过程中的多张照片，经合成后照片如图乙所示，a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置，已知照相机连续拍照的时间间隔是0.10 s，照片大小如图中坐标所示，且该照片的长度与实际背景屏的长度之比为1∶4。
(1)由以上信息可知，a点________(选填“是”或“不是”)小球的抛出点。(2)由以上信息可以推算出该星球表面的重力加速度为______m/s2 。
(3)由以上信息可以算出小球平抛的初速度大小是________m/s。(4)由以上信息可以算出小球在b点时的速度大小是________m/s。
[创新评价]　本题属于实验原理创新，利用小球悬线摆至电热丝处被烧断后，小球由于惯性向前飞出做平抛运动的规律，采用频闪数码相机连续拍摄，在有坐标纸的背景屏前拍下小球在做平抛运动过程中的多张照片，分析数据。