高考物理一轮复习 第四章 曲线运动 第5讲 实验：探究平抛运动检测

文档从网络中收集，已重新整理排版.word版本可编借•欢迎下载支持.实验6研究平抛运动1.实验目的(1)用实验的方法描出平抛运动的轨迹.(2)用实验轨迹求解平抛物体的初速度.2.实验原理使小球做平抛运动，利用描迹法描绘小球的运动轨迹，建立坐标系，测出轨迹曲线上某一点的坐标x和y,由公式： <=空_和可得3.实验器材(以斜槽法为例)斜槽(带小球)、木板及竖直固左支架、白纸、图钉、重垂线、三角板、铅笔、刻度尺.4.实验步骤(以斜面小槽法为例)图1(1)按实验原理图1所示安装实验装置，使斜槽末端水平.(2)以水平槽末端端口上小球球心位宜为坐标原点。

，过0点画出竖宜的y轴和水平的-V 轴.(3)使小球从斜槽上同一位置由静止滚下，把笔尖放在小球可能经过的位巻上，如果小球运动中碰到笔尖，就用铅笔在该位置画上一点.用同样方法，在小球运动路线上描下若干点•(4)将白纸从木板上取下，从0点开始连接画出的若干点描岀一条平滑的曲线.1.实验注意事项(1)固定斜槽时，要保证斜槽末端的切线水平，保证小球的初速度水平.(2)固定木板时，木板必须处在竖直平而内且与小球运动轨迹所在的竖直平而平行，固定时要用重垂线检査坐标纸竖线是否竖直.(3)小球每次从斜槽上的同一位宜由静止释放，为此，可在斜槽上某一位宜固定一个挡板.(4)要在斜槽上适当高度释放小球，使它以适当的水平初速度抛出，其轨迹由木板左上角到达右下角，这样可以减小测量误差.(5)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.(6)计算小球的初速度时，应选距抛出点稍远一些的点为宜.以便于测量和il•算.2.判断平抛运动的轨迹是不是抛物线(1)原理：若平抛运动的轨迹是抛物线，则当以抛出点为坐标原点建立直角坐标系后，轨迹上各点的坐标具有产=a丘的关系，且同一轨迹上曰是一个特左的值.(2)验证方法lword版本可编辑.欢迎下载支持.文档从网络中收集，已重新整理排版.word 版本可编辑:•欢迎下载支持.方法一：代入法用刻度尺测量几个点的x 、y 坐标，分别代入y= a 左中求岀常数a,看计算得到的a 值 在误差范围内是否为一常数.方法二：图象法建立尸/坐标系，根据所测量的各个点的川y 坐标值分别计算岀对应y 值的左值，在 尸/坐标系中描点，连接各点看是否在一条直线上，并求岀该直线的斜率即为a 值.3 •计算平抛运动的初速度⑴平抛轨迹完整（即含有抛出点）在轨迹上任取一点，测出该点离原点的水平位移x 及竖直位移戶 就可求出初速度沧（2）平抛轨迹残缺（即无抛出点）如图2所示，由轨迹上任取三点月、B 、G 使月、B 间及B 、C 间的水平距离相等，由平 抛运动的规律可知，A.万间与万、Q 间所用时间相等，设为"则△力=厶一局=gF1. ［实验原理及实验操作］在做研究平抛物体的运动的实验中，在调整斜槽时，必须使 斜槽末端切线方向水平，这样做的目的是（）A. 为了使小球初速度每次都相同B. 为了使小球运动轨迹是抛物线C. 为了使小球飞出时，初速度方向水平D. 为了使小球在空中运动时间每次都相等C ［小球平抛的初速度大小与释放点髙度有关，运动轨迹是否是抛物线与斜槽末端的切 线水平无关，小球在空中运动的时间主要由高度决左，故选项A 、B 、D 错误：只有斜槽末端 切线水平，才能保证小球离开槽口后做平抛运动.］2. ［实验数据的处理］如图3甲所示是“研究平抛运动"的实验装置图•图乙是实验后 记录的数据，其中0点为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为 __________ m/s.图3【解析】 由平抛运动的规律知，在水平方向上小球做匀速直线运动，则“=%◎竖直方向上小球做自由落体运动，则y=^gt z®将其中一组数拯如JV =32. 0 cm, y=19. 6 cm 代入①②式得内=1.6 m/s.【答案】1.6 2word 版本可编辑•欢迎下载支持. 所以t=,所以初速度％=。

第一节曲线运动运动的合成与分解[高考导航]12.宇宙c7797航行13.经典a力学的局限性实验：研1717究平抛运动平抛运动和圆周运动是高考考查的重点，命题频繁，万有引力与宇宙航行基本为必考内容。

着重考查的内容有：(1)平抛运动的规律及有约束条件的平抛运动；(2)圆周运动的运动学和动力学分析；(3)天体质量、密度的计算；(4)卫星运动的各物理量间的比较。

第一节曲线运动运动的合成与分解一、曲线运动答案：□1切线□2方向□3变速□4不在同一条直线上□5不在同一条直线上【基础练1】如图，乒乓球从斜面上滚下，以一定的速度沿直线运动。

在与乒乓球路径相垂直的方向上放一个纸筒(纸筒的直径略大于乒乓球的直径)，当乒乓球经过筒口时，对着球横向吹气，则关于乒乓球的运动，下列说法中正确的是( )A．乒乓球将保持原有的速度继续前进B．乒乓球将偏离原有的运动路径，但不进入纸筒C．乒乓球一定能沿吹气方向进入纸筒D．只有用力吹气，乒乓球才能沿吹气方向进入纸筒解析：选B。

当乒乓球经过筒口时，对着球横向吹气，乒乓球沿着原方向做匀速直线运动的同时也会沿着吹气方向做加速运动，实际运动是两个运动的合运动；故一定不会进入纸筒，要提前吹才会进入纸筒，故A、C、D错误，B正确。

二、运动的合成与分解答案：□1实际□2平行四边形【基础练2】如图所示，这是工厂中的行车示意图，行车在水平向右匀速运动，同时悬挂工件的悬线保持在竖直方向，且工件匀速上升，则工件运动的速度( )A．大小和方向均不变B．大小不变，方向改变C．大小改变，方向不变D．大小和方向均改变解析：选A。

工件同时参与了水平向右的匀速运动和竖直方向的匀速运动，水平和竖直方向的速度都不变，根据矢量合成的平行四边形法则，合速度大小和方向均不变。

考点一物体做曲线运动的条件及轨迹分析1．曲线运动的条件：物体所受合外力(或加速度)方向与运动方向不共线。

2．曲线运动的类型(1)匀变速曲线运动：合力(加速度)恒定不变。

第5讲实验:探究平抛运动的特点1.用如图甲、乙所示的两种装置来分析平抛运动。

(1)图甲中用小锤击打弹性金属片C,球A沿水平方向飞出后做平抛运动,与此同时,与球A相同的球B被松开做自由落体运动;改变实验装置离地面的高度,多次实验,两球总是(选填“同时”“A先B后”或“B先A后”)落地,这说明做平抛运动的球A在竖直方向上做(选填“自由落体运动”或“竖直下抛运动”)。

(2)图乙中,M、N是两个完全相同的轨道,轨道末端都与水平方向相切,其中,轨道N的末端与光滑水平面相切,轨道M通过支架固定在轨道N的正上方。

将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上,同时切断电源,使两球以相同的初速度v0同时通过轨道M、N的末端,发现两球(选填“同时”或“先后”)到达E处,发生碰撞。

改变轨道M在轨道N上方的高度,再进行实验,结果两球也总是发生碰撞,这说明做平抛运动的P球在水平方向上的运动情况与Q球(选填“相同”或“不同”),为(选填“匀速直线运动”或“匀加速直线运动”)。

2.(浙江6月选考)在“探究平抛运动的特点”实验中(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(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上同一位置由静止滚下(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点由静止滚下,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。

A.(x+d2)√g2y1B.(x+d2)√gy2-y1C.(3x-d2)√g2y4D.(4x-d2)√g2y43.某实验小组利用图甲所示装置测定平抛运动的初速度。

第五课时 实验5：研究平抛物体的运动• 1．描出平抛物体的运动轨迹．• 2．求出平抛物体的初速度．• 平抛运动可以看做是两个分运动的合成：一是水平方向的匀速直线运动，其速度等于平抛物体运动的初速度；另一个是竖直方向的自由落体运动．在直角坐标系上，它们的位移方程分别表示为x ＝v 0t 、y ＝ gt 2，令小球做平抛运动，利用追踪法逐点描出小球运动的轨迹，则可作出小球做平抛运动的曲线．建立坐标系后，对曲线上的任一点均可求出其横坐标x 、纵坐标y ，用公式y＝ gt 2可求出小球从原点到该点的运动时间，再用公式x ＝v 0t 则可求出小球做平抛运动的初速度．•斜槽(附金属小球)木板及竖直固定支架、白纸、图钉、刻度尺、三角板、重锤、铅笔、有孔卡片．•1．描绘小球做平抛运动的轨迹•(1)将斜槽放在桌面上，让其末端伸出桌面边缘外，调节末端，使槽末端切线水平，随之将其固定，如下图所示．•(2)用图钉把坐标纸固定在木板上，靠近斜槽竖直放好木板，安装时要用重锤线检查并调整竖直木板，使坐标纸上的竖线与重锤线重合．如图所示．•(3)选定斜槽末端小球球心在坐标纸上的水平投影所在的点为坐标原点O，从坐标原点O标出竖直向下的y轴和水平向右的x轴．•(4)使小球由斜槽的某一固定位置自由滑下．由O点开始做平抛运动．用眼睛粗略地确定做平抛运动的小球在某一x值处对应的y值．•(5)再使小球每次从同一位置滚下，在粗略确定的位置附近，用铅笔较准确地确定小球通过的位置，并在坐标纸上记下这一点．•1．为什么小球每一次都要从同一位置由静止滚下？•(6)依次改变x值，用同样的方法确定其他各点的位置．•(7)取下坐标纸，根据记下的一系列位置，用平滑的曲线画出小球做平抛运动的轨迹．•2．斜槽不滑，影响实验结果吗？•2．求小球平抛的初速度•(1)从曲线上选取A、B、C、D、E、F六个不同点，测出它们的坐标值．＝求出小球平抛运动的初速度，并计算其平均值．•(2)根据坐标，代入公式v•1．实验中必须保持斜槽末端水平．•2．要用重锤线检查木板、坐标纸上的竖线是否竖直．•3．小球必须每次从斜槽上相同的开始位置自由滚下．•4．要用平滑曲线画出轨迹，舍弃个别偏差较大的点．•5．在轨迹上选点时，不要离抛出点过近，并且使所选取的点之间尽量远离．•【轻轻告诉你】•思考1.保证小球平抛时的初速度相同，这样每次小球的运动轨迹也就重合．•思考2.不影响．因每次摩擦力做功都一样．小球抛出时的初速度也相同．•在做“研究平抛物体的运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要的是________．•A．秒表B．坐标纸•C．天平D．弹簧秤•E．重锤线•实验中，下列说法正确的是________．•A．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下•B．斜槽轨道必须光滑•C．斜槽轨道末端可以不水平•D．要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些•E．为了比较准确地描出小球运动的轨迹，应该用一条曲线把所有的点连接起来•【解析】该实验中需要确定坐标轴的y轴线并将坐标纸竖直放置，故还需要重垂线、坐标纸，故B、E.•保证小球每次平抛时速度相同，故A正确；只要每次平抛运动速度相同，斜槽轨道不是必须光滑，故B错误；要保证小球做平抛运动必须使斜槽末端水平，故C错误；多记录点保证所画轨迹更真实，减小误差，故D选项正确；小球平抛运动的轨迹是抛物线，故必须沿记录的点迹画一条曲线，使尽量多的点在曲线上，不在曲线上的点平均分布在曲线两侧，而不是连接所有点，故E错误．• (2009年全国卷Ⅱ)某同学利用图1所示装置做“研究平抛运动”的实验，根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹，但不慎将画有轨迹图线的坐标纸丢失了一部分，剩余部分如图2所示．图2中水平方向与竖直方向每小格的长度均代表0.10 m ，P 1、P 2和P 3是轨迹图线上的3个点，P 1和P 2、P 2和P 3之间的水平距离相等．完成下列填空：(重力加速度取9.8 m/s 2)• (1)设P 1、P 2和P 3的横坐标分别为x 1、x 2和x 3，纵坐标分别为y 1、y 2和y 3.从图2中可读出|y 1－y 2|＝________m ，|y 1－y 3|＝________m ，|x 1－x 2|＝________m(保留两位小数)．• (2)若已测知抛出后小球在水平方向上做匀速运动，利用(1)中读取的数据，求出小球从P 1运动到P 2所用的时间为______s ，小球抛出后的水平速度为________m/s(均可用根号表示)．• (3)已测得小球抛出前下滑的高度为0.50 m ，设E 1和E 2分别为开始下滑时和抛出时的机械能，则小球从开始下滑到抛出的过程中机械能的相对损失 ×100%＝________%(保留两位有效数字)．• 【解析】 (1)由图中直接读数得|y 1－y 2|＝0.61 m ，|y 1－y 3|＝1.61 m ， • |x 3－x 2|＝|x 2－x 1|＝6×0.10＝0.60 m.(2)因为平抛运动是由水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动组成，由于y 1－y 2y 2－y 3＝0.611.0≈35，可以断定P 1不是平抛起点，且竖直方向前面还有一段位移一定为h 1＝0.20 m ，由h 1＝12gt 2得：t ＝2h 1g ＝2×0.29.8＝0.20 s ，所以由P 1运动到P 2的时间也为0.2 s ，平抛初速度v 0＝x 3－x 2t＝0.60.2＝3.0 m/s.(3)E 1＝mgh ，E 2＝12m v 20，则小球从开始下滑到抛出的过程中机械能的相对损失为E 1－E 2E 1×100% ＝m ×9.8×0.5－12×m ×3.02m ×9.8×0.5×100%＝8.2%.•1．安装实验装置的过程中，斜槽装置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．保证小球飞出时的速度不太大，也不太小•C．保证小球飞出时，初速度水平•D．保证小球在空中运动的时间都相等•【答案】C•2．如图所示是某次实验中用频闪照相方法拍摄的小球(可视为质点)做平抛运动的闪光照片．如果图中每个小方格的边长l表示的实际距离和闪光频率f均为已知量，那么在小球的质量m、平抛的初速度大小v0、小球通过P点时的速度大小v和当地的重力加速度值g这四个未知量中，利用上述已知量和图中信息( )•A．可以计算出m、v和v•B．可以计算出v、v0和g•C．只能计算出v和v•D．只能计算出v和g【解析】由平抛运动水平分运动知v0＝3lT＝3f l．竖直分运动知g＝ΔyT2＝(5l－3l)f 2＝2lf2，P的竖直分速度vy＝3l＋5l2T＝4lf，则v＝v2＋v2y＝5fl，故B项正确．【答案】 B•3．如下图甲所示的演示实验中，A、B两球同时落地，说明______，某同学设计了如下图乙的实验：将两个斜滑道固定在同一竖直面内，最下端水平，把两个质量相等的小钢球，从斜面的同一高度由静止同时释放，滑道2与光滑水平板吻接，则他将观察到的现象是________，这说明_________________________________．• 【答案】 平抛运动在竖直方向上是自由落体运动 球1落到光滑水平板上并击中球2 平抛运动在水平方向上是匀速直线运动• 4．如下图是利用闪光照相研究平抛运动的示意图．小球A 由斜槽滚下，从桌边缘水平抛出，当它恰好离开桌边缘时，小球B 也同时下落，闪光频率为10 Hz 的闪光器拍摄的照片中B 球有四个像，像间距离已在图中标出，单位为cm ，两球恰在位置4相碰．则A 球离开桌面时的速度______．(g 取10 m/s 2)• 【解析】 小球做平抛运动满足x ＝v 0t ，由闪光照片知t ＝0.3 s ，v 0＝1 m/s.•【答案】 1 m/s•5．如图所示，某同学在做“研究平抛物体的运动”的实验中，在已知判定平抛运动在竖直方向上为自由落体运动后，再来用图甲所示实验装置研究水平方向上的运动．他先调整斜槽轨道使槽口末端水平，然后在方格纸(甲图中未画出方格)上建立直角坐标系xOy，将方格纸上的坐标原点O与轨道槽口末端重合，Oy轴与重垂线重合，Ox轴水平．实验中使小球每次都从斜槽同一高度由静止滚下，经过一段水平轨道后抛出．依次均匀下移水平挡板的位置，分别得到小球在挡板上的落点，并在方格纸上标出相应的点迹，再用平滑曲线将方格纸上的点迹连成小球的运动轨道如图乙所示．已知方格边长为L，重力加速度为g.•(1)请你写出判断小球水平方向上是匀速运动的方法(可依据轨迹图说明)；•(2)小球平抛的初速度v＝________；•(3)小球竖直下落距离y与水平运动距离x的关系式为y＝________.•【解析】(1)在轨迹上取坐标为(3L，L)、(6L,4L)、(9L,9L)的三点，分别记为A、B、C点，其纵坐标y1∶y2∶y3＝1∶4∶9，由于已研究得出小球在竖直方向是自由落体运动，因此可知从抛出到A点所用时间t1与从A点到B点所用时间t2、从B点到C点所用时间t3相等，这三点的横坐标之间的距离也相等，说明在相等时间内水平位移相等，即说明平抛运动在水平方向的运动为匀速直线运动．(2)由平抛运动性质得v0t1＝3L,2L＝gt21解得v0＝322gL.(3)由平抛运动性质得x＝v0t，y＝12gt2；解之得y＝19Lx2.。