（新課改省份專用）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第四章 第3節(jié) 實(shí)驗(yàn)：探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)學(xué)案（含解析）.doc

第3節(jié)實(shí)驗(yàn)：探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?用實(shí)驗(yàn)的方法描出平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。2用實(shí)驗(yàn)軌跡求解平拋物體的初速度。二、實(shí)驗(yàn)原理使小球做平拋運(yùn)動(dòng)，利用描跡法描繪小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，建立坐標(biāo)系，測(cè)出軌跡曲線上某一點(diǎn)的坐標(biāo)x和y，由公式：xv0t和ygt2，可得v0x 。三、實(shí)驗(yàn)器材(以斜槽法為例)斜槽(帶小球)、木板及豎直固定支架、白紙、圖釘、重錘線、三角板、鉛筆、刻度尺。部分器材用途重錘線畫出豎直方向的y軸三角板畫出水平方向的x軸四、實(shí)驗(yàn)步驟1按實(shí)驗(yàn)原理圖甲安裝實(shí)驗(yàn)裝置，使斜槽末端水平。2以水平槽末端端口上小球球心位置為坐標(biāo)原點(diǎn)O，過(guò)O點(diǎn)畫出豎直的y軸和水平的x軸。3使小球從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下，把筆尖放在小球可能經(jīng)過(guò)的位置上，如果小球運(yùn)動(dòng)中碰到筆尖，就用鉛筆在該位置畫上一點(diǎn)。用同樣方法，在小球運(yùn)動(dòng)路線上描下若干點(diǎn)。4將白紙從木板上取下，從O點(diǎn)開(kāi)始連接畫出的若干點(diǎn)描出一條平滑的曲線，如實(shí)驗(yàn)原理圖乙所示。五、數(shù)據(jù)處理1判斷平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是不是拋物線(1)原理：若平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是拋物線，則當(dāng)以拋出點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系后，軌跡上各點(diǎn)的坐標(biāo)具有yax2的關(guān)系，且同一軌跡上a是一個(gè)特定的值。 (2)驗(yàn)證方法方法一：代入法用刻度尺測(cè)量幾個(gè)點(diǎn)的x、y坐標(biāo)，分別代入yax2中求出常數(shù)a，看計(jì)算得到的a值在誤差范圍內(nèi)是否為一常數(shù)。方法二：圖像法建立yx2坐標(biāo)系，根據(jù)所測(cè)量的各個(gè)點(diǎn)的x、y坐標(biāo)值分別計(jì)算出對(duì)應(yīng)y值的x2值，在yx2坐標(biāo)系中描點(diǎn)，連接各點(diǎn)看是否在一條直線上，并求出該直線的斜率即為a值。2計(jì)算平拋運(yùn)動(dòng)的初速度(1)平拋軌跡完整(即含有拋出點(diǎn))在軌跡上任取一點(diǎn)，測(cè)出該點(diǎn)離原點(diǎn)的水平位移x及豎直位移y，就可求出初速度v0。因xv0t，ygt2，故v0x 。(2)平拋軌跡殘缺(即無(wú)拋出點(diǎn))如圖所示，在軌跡上任取三點(diǎn)A、B、C，使A、B間及B、C間的水平距離相等，由平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可知，A、B間與B、C間所用時(shí)間相等，設(shè)為t，則hhBChABgt2所以t ，所以初速度v0x 。六、誤差分析1斜槽末端沒(méi)有調(diào)節(jié)成水平狀態(tài)，導(dǎo)致初速度不水平。2坐標(biāo)原點(diǎn)不夠精確等。七、注意事項(xiàng)1固定斜槽時(shí)，要保證斜槽末端的切線水平，保證小球的初速度水平。2固定木板時(shí)，木板必須處在豎直平面內(nèi)且與小球運(yùn)動(dòng)軌跡所在的豎直平面平行，固定時(shí)要用重錘線檢查坐標(biāo)紙豎線是否豎直。3小球每次從斜槽上的同一位置由靜止釋放，為此，可在斜槽上某一位置固定一個(gè)擋板。4要在斜槽上適當(dāng)高度釋放小球，使它以適當(dāng)?shù)乃匠跛俣葤伋觯滠壽E由木板左上角到達(dá)右下角，這樣可以減小測(cè)量誤差。5坐標(biāo)原點(diǎn)不是槽口的端點(diǎn)，應(yīng)是小球出槽口時(shí)球心在木板上的投影點(diǎn)。6計(jì)算小球的初速度時(shí)，應(yīng)選距拋出點(diǎn)稍遠(yuǎn)一些的點(diǎn)為宜，以便于測(cè)量和計(jì)算?；A(chǔ)考法1(2017浙江4月選考)在“研究平拋運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中，(1)圖1是橫擋條卡住平拋小球，用鉛筆標(biāo)注小球最高點(diǎn)，確定平拋運(yùn)動(dòng)軌跡的方法，坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)選小球在斜槽末端點(diǎn)時(shí)的_。A球心B球的上端C球的下端在此實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是_。(多選)A斜槽軌道必須光滑B記錄的點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些C用光滑曲線把所有的點(diǎn)連接起來(lái)Dy軸的方向根據(jù)重錘線確定(2)圖2是利用圖1裝置拍攝小球做平拋運(yùn)動(dòng)的頻閃照片，由照片可判斷實(shí)驗(yàn)操作錯(cuò)誤的是_。A釋放小球時(shí)初速度不為0B釋放小球的初始位置不同C斜槽末端切線不水平(3)圖3是利用穩(wěn)定的細(xì)水柱顯示平拋運(yùn)動(dòng)軌跡的裝置，其中正確的是_。解析：(1)由題干中確定小球平拋運(yùn)動(dòng)軌跡的方法及實(shí)驗(yàn)原理知，坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)選小球的上端，所以選B。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，斜槽軌道不一定光滑，只要能夠保證小球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(kāi)斜槽末端的速度就是一樣的，所以A錯(cuò)誤；記錄點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些，能夠保證描點(diǎn)所得的軌跡更平滑，選項(xiàng)B正確；描點(diǎn)時(shí)與平滑曲線偏差過(guò)大的點(diǎn)需舍去，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；y軸必須是豎直方向，即用重錘線確定，即選項(xiàng)D正確。(2)由題圖可知斜槽末端切線不水平，才會(huì)造成斜拋運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C符合題意。(3)插入瓶中的另一根吸管的管口處壓強(qiáng)等于大氣壓，要低于液面使兩根吸管管口的壓強(qiáng)差保持不變，目的就是為了保證水流流速不因瓶?jī)?nèi)水面下降而減小，可保證一段時(shí)間內(nèi)能夠得到穩(wěn)定的細(xì)水柱，所以選B。答案：(1)BBD(2)C(3)B2用平拋儀做“探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)。(1)以下哪些操作可能引起實(shí)驗(yàn)誤差_(多選)。A安裝斜槽時(shí)，斜槽末端切線方向不水平B確定Oy軸時(shí)，沒(méi)有用重錘線C斜槽不是絕對(duì)光滑的，有一定摩擦D每次從軌道同一位置釋放小球(2)某同學(xué)用一張印有小方格的紙記錄小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，小方格的邊長(zhǎng)L1.25 cm，若小球在平拋運(yùn)動(dòng)途中的幾個(gè)位置如圖中的a、b、c、d所示，則小球平拋的初速度的計(jì)算式為v0_(用L、g表示)，其值是_ m/s(取g9.8 m/s2)。小球在b點(diǎn)的速率是_ m/s(保留兩位有效數(shù)字)。解析：(1)安裝斜槽時(shí)，斜槽末端切線方向不水平，小球不能做平拋運(yùn)動(dòng)，會(huì)引起實(shí)驗(yàn)誤差，故A正確；確定Oy軸時(shí)，沒(méi)有用重錘線，會(huì)引起實(shí)驗(yàn)誤差，故B正確；斜槽不光滑對(duì)實(shí)驗(yàn)沒(méi)有影響，只要讓小球從斜槽的同一位置由靜止釋放，保證初速度相等即可，故C、D錯(cuò)誤。(2)在豎直方向上，根據(jù)yLgT2，解得T ，則初速度為：v02，代入數(shù)據(jù)得：v02 m/s0.70 m/s。b點(diǎn)的豎直分速度為：vyb，根據(jù)平行四邊形定則知：vb m/s0.88 m/s。答案：(1)AB(2)20.700.883.(2018武漢常青一中模擬)一個(gè)同學(xué)在“探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)中，只畫出了如圖所示的一部分曲線，于是他在曲線上取水平距離x相等的三點(diǎn)A、B、C，量得x0.4 m。又量出它們之間的豎直距離分別為h10.2 m，h20.3 m，利用這些數(shù)據(jù)，可求得：(g取10 m/s2)(1)物體拋出時(shí)的初速度為_(kāi) m/s；(2)物體經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)豎直分速度為_(kāi) m/s；(3)拋出點(diǎn)在A點(diǎn)上方的高度為_(kāi) m處。解析：(1)平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向的分運(yùn)動(dòng)為自由落體運(yùn)動(dòng)，則有：h2h1gT2，解得：T 0.1 s，水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為v04 m/s。(2)根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，得B點(diǎn)豎直分速度vyB2.5 m/s。(3)拋出點(diǎn)離B點(diǎn)的豎直高度hB m0.312 5 m，故拋出點(diǎn)離A點(diǎn)豎直的高度為hAhBh10.112 5 m，即拋出點(diǎn)在A點(diǎn)上方的高度為0.112 5 m處。答案：(1)4(2)2.5(3)0.112 54.(2019山東臨沂聯(lián)考)如圖為研究小球的平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)拍攝的閃光照片的一部分，其背景是邊長(zhǎng)為5 cm的小方格，重力加速度g取10 m/s2，由圖可知：小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)經(jīng)歷的時(shí)間_(填“小于”“等于”或“大于”)從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)經(jīng)歷的時(shí)間；照相機(jī)的閃光頻率為_(kāi) Hz；小球拋出時(shí)的初速度大小為_(kāi) m/s，小球在B點(diǎn)的速率是_ m/s(可用根號(hào)表示)。解析：水平方向的運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)，從A到B和從B到C水平方向的位移相同，所以經(jīng)歷的時(shí)間相等。在豎直方向上有：hgT2，其中h10 cm，代入求得：T0.1 s，因此閃光頻率為：f10 Hz水平方向?yàn)閯蛩龠\(yùn)動(dòng)，有：sv0t，選AB段：其中s5l25 cm，tT0.1 s，代入解得：v02.5 m/s小球在B點(diǎn)豎直方向的速度為：vy m/s3 m/s所以小球在B點(diǎn)的速率為：vB m/s m/s。答案：等于102.55(2019安徽蕭城中學(xué)質(zhì)檢)某同學(xué)在研究平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)原來(lái)的實(shí)驗(yàn)方法不容易確定平拋小球在運(yùn)動(dòng)中的準(zhǔn)確位置。于是，如圖所示，在實(shí)驗(yàn)中用了一塊平木板附上復(fù)寫紙和白紙，豎直立于正對(duì)槽口前某處，使小球從斜槽上滑下，小球撞在木板上留下痕跡A，將木板向后移動(dòng)距離x，再使小球從斜槽上同樣高度滑下，小球撞在木板上留下痕跡B，將木板再向后移動(dòng)距離x，小球再?gòu)男辈凵贤瑯痈叨然?，再得到痕跡C。A、B間距離y1，A、C間距離y2。若測(cè)得木板后移距離x10 cm，測(cè)得y16.0 cm，y216.0 cm。(1)根據(jù)以上物理量導(dǎo)出測(cè)量小球初速度公式v0_(用題中所給字母表示)。(2)小球初速度值為_(kāi)。(保留兩位有效數(shù)字，g取9.8 m/s2)解析：(1)由平拋物體水平方向勻速運(yùn)動(dòng)可以知道：A到B和B到C的時(shí)間相同，設(shè)為T，因此根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律有：h(y2y1)y1gT2水平方向小球做勻速運(yùn)動(dòng)，故有：v0解得：v0x 。(2)根據(jù)題意代入數(shù)據(jù)可知：v0x 1.6 m/s。答案：(1)x (2)1.6 m/s