资源简介

(共23张PPT)
第四章
实验5　探究平抛运动的特点
2026届高三物理一轮复习
一、实验目的
1.用实验的方法描出平抛运动的轨迹。
2.判断平抛运动的轨迹是否为抛物线。
3.根据平抛运动的轨迹求其初速度。
二、实验原理
1.利用追踪法逐点描出小球运动的轨迹。
2.建立坐标系，如果轨迹上各点的y坐标与x坐标间的关系具有的形式(a是一个常量)，则轨迹是一条抛物线。
3.测出轨迹上某点的坐标x、y，根据，得初速度。
三、实验器材
斜槽、小球、方木板、铁架台、坐标纸、图钉、铅垂线、三角板、铅笔、刻度尺。
四、实验步骤(以描迹法为例)
1.安装调整
(1)将带有斜槽轨道的木板固定在实验桌上，其末端伸出桌面外，轨道末端切线水平。
(2)用图钉将坐标纸固定于竖直木板的左上角，把木板调整到竖直位置，使板面与小球的运动轨迹所在平面平行且靠近。如图。
2.建坐标系：把小球放在槽口处，用铅笔记下小球在槽口(轨道末端)时球心所在木板上的投影点O，O点即为坐标原点，用铅垂线画出过坐标原点的竖直线，作为y轴，画出水平向右的x轴。
3.确定小球位置
(1)将小球从斜槽上某一位置由静止滑下，小球从轨道末端射出,先用眼睛粗略确定做平抛运动的小球经过的某一位置。
(2)让小球由同一位置自由滚下，在粗略确定的位置附近用铅笔较准确地描出小球通过的位置,并在坐标纸上记下该点。
(3)用同样的方法确定轨迹上其他各点的位置。
4.描点得轨迹：取下坐标纸，将坐标纸上记下的一系列点用平滑曲线连起来，即得到小球平抛运动轨迹。
五、数据处理
1.判断平抛运动的轨迹是否为抛物线：在x轴上作出等距离的几个点A1、A2、A3、…，向下作垂线，垂线与抛体轨迹的交点记为M1、M2、M3、…，用刻度尺测量各点的坐标(x，y)。
(1)代数计算法：将某点(如M3点)的坐标(x，y)代入求出常数a，再将其他点的坐标代入此关系式看看等式是否成立，若等式对各点的坐标都近似成立，则说明所描绘得出的曲线为抛物线。
(2)图像法：建立坐标系，根据所测量的各个点的x坐标值计算出对应的x2值，在坐标系中描点，连接各点看是否在一条直线上，若大致在一条直线上，则说明平抛运动的轨迹是抛物线。
2.计算初速度
(1)平抛运动轨迹完整(已知抛出点)
在轨迹上任取一点，测出该点离原点的水平位移x及竖直位移y，就可求出初速度v0。因，，故。
(2)平抛运动轨迹残缺(即无抛出点)如图，在轨迹上任取三点A、B、C，使A、B间及B、C间的水平距离相等，由平抛运动的规律可知，A、B间与B、C间
所用时间相等，设为t，则，
所以，初速度。
六、注意事项
1.斜槽安装：实验中必须调整斜槽末端切线水平，将小球放在斜槽末端水平部分，若能使小球在平直轨道上的任意位置静止，斜槽末端的切线就水平了。
2.方木板固定：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.小球释放
(1)小球每次必须从斜槽上同一位置滚下。
(2)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。
4.坐标原点：坐标原点不是槽口的端点，而是小球出槽口时球心在木板上的投影点。
5.初速度的计算：在轨迹上选取离坐标原点O较远的一些点来计算初速度。
七、其他方案概述：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。
频闪照相的方法获得轨迹
考点一：教材原型实验
典例1.(2024河北卷节选)图乙为探究平抛运动特点的装置，其斜槽位置固定且末端水平，固定坐标纸的背板处于竖直面内，钢球在斜槽中从某一高度滚下，从末端飞出，落在倾斜的挡板上挤压复写纸，在坐标纸上留下印迹。某同学利用此装置通过多次释放钢球，得到了如图丙所示的印迹，坐标纸的y轴对应竖直方向，坐标原点对应平抛起点。
乙
丙
(1)每次由静止释放钢球时，钢球在斜槽上的高度　 (选填“相同”或“不同”)。
(2)在坐标纸中描绘出钢球做平抛运动的轨迹。
(3)根据轨迹，求得钢球做平抛运动的初速度大小为　　　m/s。(当地重力加速度g为9.8 m/s2，保留2位有效数字)
答案 (1)相同　(2)如图所示　(3)0.71
考点二：实验的改进与创新
创新角度 实验装置 创新解读
实验原 理创新 (1)利用光电门传感器和碰撞传感器可测得小球的水平初速度和飞行时间
(2)底板上的标尺可以测得小球的水平位移
创新角度 实验装置 创新解读
实验器材 的创新 (1)用频闪仪胶片记录物体在几个闪光时刻的位置代替铅笔描迹
(2)利用分析频闪照片的方法代替坐标纸，使数据分析更方便
创新角度 实验装置 创新解读
实验器材 的创新 利用改变相同水平距离找落点,确定小球在不同水平位置的竖直位置的描迹
利用压强差恒定的喷水法获得平抛运动的轨迹
典例2.某同学设计了一个探究平抛运动的实验。实验装置示意图如图，A是一块平面木板，在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽(图中P0P0'、P1P1'、…)， 槽间距离均为d。把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板B上。实验时依次将B板插入A板的各插槽中，每次让小球从斜轨的同一位置由静止释放。每打完一点后，把B板插入后一槽中并同时向内侧平移距离d。实验得到小球在白纸上打下的若干痕迹点，如图。
(1)实验前应对实验装置反复调节，直到斜槽　　　　　　　　　　。每次让小球从同一位置由静止释放，是为了　　　　　　　　　　　　　　。
(2)每次将B板向内侧平移距离d，是为了　　　　　　　　　　　　 　。
(3)在图中绘出小球做平抛运动的轨迹。
答案 (1)末端水平　保持小球水平抛出的初速度相同
(2)保持相邻痕迹点的水平距离大小相同
(3)如图
1.在研究平抛运动实验中，以小钢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。在轨迹上取一点A，读取其坐标(x0，y0)，重力加速度为g。
(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　　　　。
A. B. C. D.
(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：
　　　　　　　　　　　　　　　。
答案 (1)C　(2)D　(3)确保多次运动的轨迹相同
2.平抛运动的实验中，为了确定小球在空中不同时刻的位置，用了如图的装置。先将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸。将该木板竖直立于水平地面上，使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A；再将木板远离槽口平移距离x，使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞在木板上得到痕迹B；再将木板远离槽口平移距离x，使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，再得到痕迹C。若测得木板每次移动距离，A、B间距离，B、C间距离。(g取)
(1)每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放的原因是　 。
(2)根据以上直接测量的物理量求得小球初速度的表达式为v0=　　　　　。(用题中所给字母表示)
(3)小球初速度的值为v0=　　　　　 m/s。(结果保留两位小数)
3.(2024北京东城区二模)某同学做“研究平抛运动的特点”实验。
(1)用图甲的装置研究平抛运动竖直分运动的特点。P、Q为两个完全相同的小球，用小锤击打弹性金属片后，球P沿水平方向飞出，同时球Q自由下落。两球在空中运动的过程中,下列说法正确的是　　　　。
A. 球P的运动时间比较长
B. 两球的运动时间一样长
C. 只改变小锤的击打力度，不会影响两球的运动时间
D. 只改变两小球开始运动时距地面的高度，不会影响两球的运动时间
(2)用频闪照相的方法研究平抛运动水平分运动的特点。图乙的频闪照片中记录了做平抛运动的小球每隔相等时间的位置。有同学认为，小球在水平方向做匀速直线运动，其判断依据是　　　　　　　　　　　。
(3)图丙是某同学根据实验画出的小球做平抛运动的轨迹，O为平抛的起点。在轨迹上取两点A、B，测得A、B两点的纵坐标分别为，，A、B两点间的水平距离。g取10 m/s2，则小球的初速度v0为　　　　 m/s(结果保留两位有效数字)。
(4)放学途中，有同学看见园林工人正在用手拿着喷水管为草地浇水。他观察发现，水沿水平方向喷出，出水口的横截面是圆形。他想利用所学的平抛知识估测水的流量Q(单位时间内流过出水口的水的体积)。已知当地的重力加速度为g，请写出他还需要测量哪些物理量，并推导出流量Q的计算公式(所需字母自行设定) 　 。
答案 (1)BC　(2)频闪照片中记录了做平抛运动的小球每隔相等时间的位置，小球在水平方向做匀速直线运动，其判断依据是相邻两位置水平方向的距离相等。　(3)2.0　(4)

展开更多......

收起↑