（全國(guó)通用）高三物理復(fù)習(xí)能力提升 （題組扣點(diǎn)+課堂探究+高考模擬+練出高分）第4章 實(shí)驗(yàn)5 探究平拋物體的運(yùn)動(dòng).doc

實(shí)驗(yàn)五探究平拋物體的運(yùn)動(dòng)考綱解讀1.描繪出平拋物體運(yùn)動(dòng)的軌跡.2.知道判斷軌跡是否為拋物線的方法.3.求出平拋運(yùn)動(dòng)的初速度基本實(shí)驗(yàn)要求1實(shí)驗(yàn)原理(1)用描點(diǎn)法畫出小球平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡(2)建立坐標(biāo)系，測(cè)出軌跡上某點(diǎn)的坐標(biāo)(x、y)，根據(jù)xv0t，ygt2得初速度v0x .2實(shí)驗(yàn)器材斜槽、小球、方木板、鐵架臺(tái)、坐標(biāo)紙(或白紙)、圖釘、重垂線、三角板、鉛筆、刻度尺3實(shí)驗(yàn)步驟(1)安裝調(diào)平：將帶有斜槽軌道的木板固定在實(shí)驗(yàn)桌上，其末端伸出桌面外，軌道末端切線水平(2)建立坐標(biāo)系：用圖釘將坐標(biāo)紙固定于豎直木板的左上角，把木板調(diào)整到豎直位置，使板面與小球的運(yùn)動(dòng)軌跡所在平面平行且靠近，把小球放在槽口處，用鉛筆記下小球在槽口(軌道末端)時(shí)球心所在木板上的投影點(diǎn)o，o點(diǎn)即為坐標(biāo)原點(diǎn)，沿重垂線的方向畫出過坐標(biāo)原點(diǎn)的豎直線，作為y軸，過o點(diǎn)畫出水平向右的x軸(3)確定球位置：將小球從斜槽上某一位置由靜止滑下，小球從軌道末端射出，先用眼睛粗略確定做平拋運(yùn)動(dòng)的小球在某一x值處的y值，然后讓小球由同一位置自由滾下，在粗略確定的位置附近利用帶孔的硬紙板較準(zhǔn)確地找出小球通過的位置，并在坐標(biāo)紙上用鉛筆記下該點(diǎn)用同樣的方法確定軌跡上其他各點(diǎn)的位置(4)描點(diǎn)得軌跡：取下坐標(biāo)紙，將坐標(biāo)紙上記下的一系列點(diǎn)用平滑曲線連起來(lái)，即得到小球平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡規(guī)律方法總結(jié)1數(shù)據(jù)處理(1)計(jì)算初速度：在小球平拋運(yùn)動(dòng)軌跡上選取分布均勻的六個(gè)點(diǎn)a、b、c、d、e、f，用刻度尺、三角板測(cè)出它們的坐標(biāo)(x，y)，并記錄在下面的表格中，已知g值，利用公式y(tǒng)gt2和xv0t，求出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度v0，最后算出v0的平均值.abcdefx/mmy/mmv0x(m/s)v0的平均值(2)驗(yàn)證軌跡是拋物線：拋物線的數(shù)學(xué)表達(dá)式為yax2，將某點(diǎn)(如b點(diǎn))的坐標(biāo)(x、y)代入上式求出常數(shù)a，再將其他點(diǎn)的坐標(biāo)代入此關(guān)系式并判斷等式是否成立，若等式對(duì)各點(diǎn)的坐標(biāo)都近似成立，則說明描繪所得出的曲線為拋物線2誤差分析(1)斜槽末端沒有調(diào)水平，小球離開斜槽后不做平拋運(yùn)動(dòng)(2)確定小球運(yùn)動(dòng)的位置時(shí)不準(zhǔn)確(3)量取軌跡上各點(diǎn)坐標(biāo)時(shí)不準(zhǔn)確3注意事項(xiàng)(1)實(shí)驗(yàn)中必須調(diào)整斜槽末端，使其切線水平(檢查是否水平的方法是：將小球放在斜槽末端水平部分，將其向兩邊各輕輕撥動(dòng)一次，看其是否有明顯的運(yùn)動(dòng)傾向)(2)方木板必須處于豎直平面內(nèi)，固定時(shí)要用重垂線檢查坐標(biāo)紙豎線是否豎直(3)小球每次必須從斜槽上同一位置滾下(4)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)(5)小球開始滾下的位置高度要適中，以使小球平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡由坐標(biāo)紙的左上角一直到達(dá)右下角為宜(6)在軌跡上選取離坐標(biāo)原點(diǎn)o點(diǎn)較遠(yuǎn)的一些點(diǎn)來(lái)計(jì)算初速度考點(diǎn)一對(duì)實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)步驟的考查例1(1)在做“探究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，讓小球多次沿同一軌道運(yùn)動(dòng)，通過描點(diǎn)法畫出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，為了能較準(zhǔn)確地描繪運(yùn)動(dòng)軌跡，下面列出了一些操作要求，將你認(rèn)為不正確的選項(xiàng)前面的字母填在橫線上_a通過調(diào)節(jié)使斜槽的末端保持水平b每次釋放小球的位置必須相同c每次必須由靜止釋放小球d小球運(yùn)動(dòng)時(shí)不應(yīng)與木板上的白紙相接觸e將球的位置記錄在紙上后，取下紙，用直尺將點(diǎn)連成折線(2)某同學(xué)在做“探究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，忘記記下小球做平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)位置o，a為物體運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后的位置，根據(jù)圖1所示，求出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為_ m/s.(g取10 m/s2) 圖1解析(1)做平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，斜槽末端必須水平，以保證小球做平拋運(yùn)動(dòng)，使小球每次從斜槽上相同的位置自由滑下，以使小球在斜槽末端速度相同；調(diào)整方木板使其板面豎直且與小球的運(yùn)動(dòng)軌跡平行，使小球的運(yùn)動(dòng)靠近木板但不與木板接觸，在描畫小球運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí)，應(yīng)用平滑的曲線連接各點(diǎn)，偏離軌跡較遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去(2)由題圖可知ab、bc間的豎直距離yab15 cm0.15 m，ybc0.25 m因?yàn)樾∏蛟谒椒较蜃鰟蛩僦本€運(yùn)動(dòng)，又xabxbc0.20 m，所以小球從a運(yùn)動(dòng)到b與從b運(yùn)動(dòng)到c的時(shí)間相同，設(shè)此時(shí)間為t.據(jù)ybcyabgt2得t s0.10 s因?yàn)閤abv0t，所以v0 m/s2.0 m/s.答案(1)e(2)2.0考點(diǎn)二對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的考查例2如圖2所示為通過實(shí)驗(yàn)得到的一條平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，在豎直坐標(biāo)軸y上，從原點(diǎn)開始向下任取一個(gè)坐標(biāo)為h的點(diǎn)，再找到坐標(biāo)為4h、9h、16h、的點(diǎn)，過這些點(diǎn)做水平線，與軌跡分別相交于a、b、c各點(diǎn)，交點(diǎn)的橫坐標(biāo)分別為oa、ob、oc、，用直尺量得oaabbc，這說明() 圖2a因?yàn)樾∏驈膐到a、a到b、b到c的運(yùn)動(dòng)時(shí)間不等，所以平拋運(yùn)動(dòng)沿水平方向的分運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)b因?yàn)樾∏驈膐到a、a到b、b到c的運(yùn)動(dòng)時(shí)間在增加，所以平拋運(yùn)動(dòng)沿水平方向的分運(yùn)動(dòng)是減速運(yùn)動(dòng)c因?yàn)樾∏蜓刎Q直方向的分運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，所以在小球運(yùn)動(dòng)過程中從o到a、a到b、b到c的運(yùn)動(dòng)時(shí)間都是相等的，故平拋運(yùn)動(dòng)沿水平方向的分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)d由于小球沿豎直方向的分運(yùn)動(dòng)不是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，所以平拋運(yùn)動(dòng)沿水平的分運(yùn)動(dòng)不是勻速直線運(yùn)動(dòng)解析本題是在已探究出平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)的情況下，通過該實(shí)驗(yàn)來(lái)探究平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向的分運(yùn)動(dòng)根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可知，其在連續(xù)相等的時(shí)間內(nèi)的位移之比為135，故可知小球由o到a、a到b、b到c的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等而在水平方向上，有oaabbc，所以水平方向上的運(yùn)動(dòng)速度相等，做勻速直線運(yùn)動(dòng)答案c例3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，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，將木板再向后移距離x，小球再?gòu)男辈凵贤瑯痈叨然?，再得到痕跡c，如圖3所示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.圖3(1)根據(jù)以上物理量導(dǎo)出測(cè)量小球初速度的公式v0_.(用題中所給字母表示)(2)小球初速度值為_(保留兩位有效數(shù)字，g取9.8 m/s2)解析實(shí)驗(yàn)中將木板豎立在平拋小球?qū)γ?，是用撞擊的方法記錄小球平拋過程中的下落位置(點(diǎn))；木板每次向后移動(dòng)相同距離x，則木板上相鄰落點(diǎn)位置a、b、c之間的時(shí)間差t相等根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)知識(shí)，小球水平方向運(yùn)動(dòng)的位移：xv0t在相同時(shí)間內(nèi)，小球豎直方向自由落體運(yùn)動(dòng)的位移差：y(y2y1)y1gt2所以v0x 代入數(shù)據(jù)：v00.1 m/s1.6 m/s.答案(1)x (2)1.6 m/s22獲得平拋運(yùn)動(dòng)軌跡的其他方法1噴水法如圖4所示，倒置的飲料瓶?jī)?nèi)裝著水，瓶塞內(nèi)插著兩根兩端開口的細(xì)管，其中一根彎成水平，加上一個(gè)很細(xì)的噴嘴直管的作用是保證a處的壓強(qiáng)等于大氣壓強(qiáng)，使彎管噴出水的速度(平拋初速度)不受瓶?jī)?nèi)液面的影響圖4水從噴嘴中噴出，在空中形成彎曲的細(xì)水柱，它顯示了平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，將它描在其后的紙上，進(jìn)行分析處理2頻閃照相法用數(shù)碼相機(jī)可記錄下平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，如圖5所示由于相鄰兩幀照片間的時(shí)間間隔是相等的，只要分別測(cè)量相鄰兩照片上小球的水平位移和豎直位移，就很容易判斷平拋運(yùn)動(dòng)水平方向上和豎直方向上的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn) 圖51在“探究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，可以描繪出小球平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)要步驟如下：a讓小球多次從_位置滾下，記下小球碰到鉛筆筆尖的一系列位置b安裝器材，注意_，記下平拋初位置o點(diǎn)和過o點(diǎn)的豎直線c取下白紙，以o為原點(diǎn)，以豎直線為y軸建立坐標(biāo)系，用平滑曲線畫出平拋物體運(yùn)動(dòng)的軌跡(1)完成上述步驟，將正確的答案填在橫線上(2)上述實(shí)驗(yàn)步驟的合理順序是_答案(1)斜槽上的相同斜槽末端切線水平，方木板豎直且與小球運(yùn)動(dòng)軌跡所在豎直面平行(2)bac解析為保證小球的運(yùn)動(dòng)軌跡相同，應(yīng)使小球每次做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度相同，所以應(yīng)讓小球每次都從斜槽上的相同位置滾下，安裝器材時(shí)應(yīng)注意使斜槽末端切線水平，方木板豎直且板面與斜槽末端切線平行、緊靠斜槽末端放置2在“探究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中：(1)為使小球水平拋出，必須調(diào)整斜槽，使其末端的切線成水平方向，檢查方法是_.(2)小球拋出點(diǎn)的位置必須及時(shí)記錄在白紙上，然后從這一點(diǎn)畫水平線和豎直線作為x軸和y軸，豎直線是用_來(lái)確定的(3)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)得到的軌跡是否準(zhǔn)確的一般方法是：在水平方向從起點(diǎn)處取兩段連續(xù)相等的位移，再作平行于y軸的直線交于曲線兩點(diǎn)，則兩段y軸方向上的位移大小之比為_(4)某同學(xué)建立的直角坐標(biāo)系如圖6所示假設(shè)他在安裝實(shí)驗(yàn)裝置和進(jìn)行其他操作時(shí)都準(zhǔn)確無(wú)誤，只有一處失誤，即是_(5)該同學(xué)在軌跡上任取一點(diǎn)m，測(cè)得坐標(biāo)為(x，y)則初速度 圖6的測(cè)量值為_，真實(shí)值為_答案(1)將小球放在端點(diǎn)處，看它是否滾動(dòng)(2)重垂線(3)13(4)將坐標(biāo)原點(diǎn)取在了槽口處(5)x x (r為小球半徑)3(2012四川理綜22(1)某物理興趣小組采用如圖7所示的裝置深入研究平拋運(yùn)動(dòng)質(zhì)量分別為ma和mb的a、b小球處于同一高度，m為a球中心初始時(shí)在水平地面上的垂直投影用小錘打擊彈性金屬片，使a球沿水平方向飛出，同時(shí)松開b球，b球自由下落a球落到地面n點(diǎn)處，b球落到地面p點(diǎn)處測(cè)得ma0.04 kg，mb0.05 kg，b球距地面的高度是1.225 m，m、n點(diǎn)間的距離為1.500 m，則b球落到p點(diǎn)的時(shí)間是_s，a球落地時(shí)的動(dòng)能是_j(忽略空氣阻力，g取9.8 m/s2) 圖7答案0.50.66解析小球b做自由落體運(yùn)動(dòng)，根據(jù)hgt2，得b球落到p點(diǎn)的時(shí)間t s0.5 s.小球a做平拋運(yùn)動(dòng)，在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)xv0t，得b球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度v0 m/s3.00 m/s.根據(jù)動(dòng)能定理，得maghekmav，所以a球落地時(shí)的動(dòng)能ekmaghmav(0.049.81.2250.043.002) j0.66 j.4試根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)原理，設(shè)計(jì)“測(cè)量彈射器射出的彈丸初速度”的實(shí)驗(yàn)方法，提供的實(shí)驗(yàn)器材如下：彈射器(含彈丸，如圖8所示)；鐵架臺(tái)(帶有夾具)；米尺 圖8(1)畫出實(shí)驗(yàn)示意圖；(2)在安裝彈射器時(shí)應(yīng)注意：_；(3)實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的量為(并在示意圖中用字母標(biāo)出)_；(4)由于彈射器每次射出的彈丸初速度不可能完全相等，在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)采取的方法是_；(5)計(jì)算公式：_.答案見解析解析(1)實(shí)驗(yàn)示意圖如圖所示(2)彈射器必須保持水平，以保證彈丸初速度沿水平方向(3)彈丸下降的高度y和水平射程x，如圖所示(4)在不改變高度y的條件下進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，測(cè)量水平射程x，得出水平射程x的平均值，以減小誤差(5)因?yàn)閥gt2，所以t ，又xv0t，故v0 .5某同學(xué)用圖9甲所示裝置做“探究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在坐標(biāo)紙上描出了小球水平拋出后的運(yùn)動(dòng)軌跡，但不慎將畫有軌跡圖線的坐標(biāo)圖丟失了一部分，剩余部分如圖乙所示，圖乙中水平方向與豎直方向每小格的長(zhǎng)度均代表0.10 m，p1、p2和p3是軌跡圖線上的3個(gè)點(diǎn)，p1和p2、p2和p3之間的水平距離相等完成下列填空：(重力加速度取10 m/s2)圖9(1)設(shè)p1、p2和p3的橫坐標(biāo)分別為x1、x2和x3，縱坐標(biāo)分別為y1、y2和y3，從圖乙中可讀出|y1y2|_ m，|y1y3|_ m，|x1x2|_ m(保留兩位小數(shù))(2)若已知拋出后小球在水平方向做勻速運(yùn)動(dòng)，利用(1)中讀取的數(shù)據(jù)，可求出小球從p1運(yùn)動(dòng)到p2所用的時(shí)間為_ s，小球拋出后的水平速度為_ m/s.答案(1)0.601.600.60(2)0.203.06在“探究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，用一張印有小方格的紙記錄物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，小方格的邊長(zhǎng)l1.6 cm，若小球的平拋運(yùn)動(dòng)軌跡中的幾個(gè)位置如圖10中的a、b、c、d所示，則小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度的計(jì)算式為v0_(用l