实验专题（1）实验：平抛运动实验专题（1）期末复习学案-高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

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期末复习实验专题1实验：探究平抛运动的特点

【知识清单】

考点一：平抛运动实验的理论基础知识

1．用(或法)得到物体平抛运动的轨迹．

2．判断平抛运动的轨迹是否为抛物线的方法：用刻度尺测量某点的，代入y＝ax2中求出，然后测量其他点的x、y坐标，若任意点的x、y坐标总满足y＝ax2，则说明平抛运动的轨迹为抛物线．

3．计算平抛物体的初速度

由平抛运动的位移公式x＝和y＝

eq\f(1,2)

gt2，可得v0＝x

eq\r(\f(g,2y))

，把测得的某点的x、y两个坐标代入此式，即得平抛物体的初速度.

考点二、描绘平抛运动的轨迹

1．实验器材：斜槽、小球、方木板、图钉、刻度尺、铅垂线、铅笔、坐标纸、铁架台．

2．实验步骤：(1)按图甲所示安装实验装置，使斜槽末端水平(小球在斜槽末端点恰好静止)

(2)以水平槽末端端口上小球球心位置（投影）为坐标原点O，过O点画出竖直的y轴和水平的x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置上，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O点开始通过画出的若干点描出一条平滑的曲线，如图乙所示．

3．注意事项

(1)实验中必须调整斜槽末端的(将小球放在斜槽末端水平部分，若小球静止，则斜槽末端水平)．

(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释放．

(4)坐标原点不是槽口的端点，应是小球出槽口时．

(5)小球开始滚下的位置高度要适中，以使小球做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．频闪照相法

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了小球的运动轨迹．如图所示．

考点三、判断平抛运动的轨迹是不是抛物线

方法一公式法

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，轨迹上各点的坐标应具有y＝ax2的关系，而且同一轨迹a是一个特定的值．

2．验证方法

方法一代入法：用刻度尺测量几个点的x、y两个坐标，分别代入y＝ax2中求出常量a，看计算得到的a值在误差允许的范围内是否是一个常数．

方法二图象法：建立y－x2坐标系，根据所测量的各个点的x、y坐标值分别计算出对应的y值和x2值，在y－x2坐标系中描点，连接各点看是否在一条直线上，并求出该直线的斜率即为a值．

考点四、计算平抛运动的初速度

计算平抛运动的初速度可以分为两种情况．

1．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y，就可求出初速度v0.

因x＝v0t，y＝

eq\f(1,2)

gt2，故v0＝x

eq\r(\f(g,2y))

.

2．平抛轨迹残缺(即无抛出点)

在轨迹上任取三点A、B、C(如图4所示)，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

图4

Δh＝hBC－hAB＝gt2所以t＝

eq\r(\f(hBC－hAB,g))

所以初速度v0＝

eq\f(x,t)

＝x

eq\r(\f(g,hBC－hAB))

【考点题组】

题型一：实验：研究平抛物体的运动

1．（2022·全国·高一）如图为研究平抛运动的实验装置，在实验过程中A球在斜槽末端水平抛出时撞开轻质接触式开关（未画出），被电磁铁吸住的B球同时在等高位置自由下落，借助频闪相机记录两个小球下落过程中的位置。

请回答下列问题：

（1）频闪相机记录A、B两球在下落过程中不同时刻的位置，关于该实验的原理或现象，下列说法正确的是_____；

A．该实验用比较的方法来探究A球在竖直方向上的分运动规律

B．该实验用测量的方法来探究A球在竖直方向上的分运动规律

C．从实验现象中可以得出A球在竖直方向上的分运动是自由落体运动

D．从实验现象中可以得出A球在竖直方向上的分运动是匀速直线运动

（2）根据两小球各自的运动特点，判断两小球在到达水平槽之前是否发生了碰撞？______（填“是”或“否”）；

（3）利用频闪相片研究A球的平抛运动，将坐标原点设在球A0所在的球心位置，建立以水平向右为x轴，竖直向下为y轴的坐标系，测量并记录A1的坐标为（x1，y1），A2的坐标为（x2，y2），若小球A在水平方向上做匀速直线运动，则x1和x2的数值关系应为_______。利用得到的数据可以计算出频闪周期T＝______。（已知当地重力加速度为g，结果用x1、y1、y2表示）

2．在“探究平抛运动的特点”实验中，（1）图1是用横挡条卡住平抛小球，用铅笔标注小球最高点，确定平抛运动轨迹的方法，坐标原点应选小球在斜槽末端时的____________在坐标纸上的水平投影点。

A．球心B．球的上端C．球的下端

（2）在此实验中，下列说法正确的是_________。

A．斜槽轨道必须光滑

B．斜槽轨道末端必须水平

C．记录的点应适当多一些，用光滑曲线把所有的点连接起来

D．y轴的方向根据重锤线确定

（3）某同学通过正确的实验步骤及操作，在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹。部分运动轨迹如图2所示。图中水平方向与竖直方向每小格的长度均为L，、和是轨迹图线上的3个点，和、和之间的水平距离相等。重力加速度为g。可求出小球从运动到所用的时间为______，小球抛出时的水平速度为__________。

题型二：计算平抛物体的水平速度

3．（1）在“研究平抛物体的运动”的实验中，为减小空气阻力对小球的影响，选择小球时，应选择下列的__________。

A．实心小铁球B．空心铁球C．实心小木球D．以上三种球都可以

（2）在研究平抛运动的实验中，斜槽末端切线要___________，且要求小球要从同一位置__________释放（填“有初速”或“无初速”），现用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格边长，若小球在平抛运动途中的几个位置如图所示，小球由A到位置的时间间隔为________，小球平抛的初速度大小为________。（取）

4．研究平抛运动的实验装置如图甲所示，实验过程中用频闪照相法来获取小球做平抛运动时不同时刻的位置。

（1）某次实验过程中获得连续三个时刻小球的位置如图乙所示，若频闪照相机的频率，用刻度尺测得照片上、，照片上物体影像的大小与实际物体的实际大小之比为，则当地的重力加速度_______（用字母表示）=_____计算结果保留至小数点后两位。

（2）要测出小球离开斜槽末端的速度，还需要测量的物理量是___________，使用的仪器是_________。

（3）若实验中，斜槽末端切线不水平，则仅从这一因素的影响分析，重力加速度的测量值_______填“偏大”“偏小”或“没有影响”，小球离开斜槽末端的速度的测量值________填“偏大”“偏小”或“没有影响”。

5．某学习小组用实验探究“平抛运动规律”。

（1）甲同学采用如图1所示的装置。用小锤打击弹性金属片，金属片把A球沿水平方向弹出，同时B球被松开，自由下落，观察到两球同时落地，改变小锤打击的力度，即改变A球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明___________；

（2）乙同学采用如图2所示的装置。用两个相同的弧形轨道M、N分别于发射小铁球P、Q，其中M、N的末端与光滑水平面相切，两轨道上端分别装有电磁铁C、D，调节电磁铁C、D的高度，使AC=BD，现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，切断电源，使两小铁球同时分别从轨道M、N的下端射出。实验可观察到P落地时的现象应是__________；（选填：A：P在Q前；B：P在Q后；C：P击中Q）保持AC=BD，仅仅改变弧形轨道M在竖直方向的位置，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明____________；

（3）丙同学采用频闪摄影的方法拍摄到如图3所示的“小球做平抛运动”的照片。图中每个小方格的边长为2.5cm，该小球平抛运动的初速度大小为______m/s（g取10m/s2）。

题型三：计算抛出点的坐标

6．某研究性学习小组探究平抛运动的规律。他们在水平桌面上用练习本做成一个斜面，使一个钢球（可视为质点）从斜面上某一位置滚下。用数码相机拍摄钢球从桌面水平飞出后做平抛运动的几张连续照片。然后用方格纸做背景，根据照片上小球的位置在方格纸上画出小球的平抛运动轨迹。

已知所用的数码相机每秒钟拍摄10帧照片。现用刻度尺测得桌边离地高度为90.0cm。重力加速度取g=10m/s2。试回答下列问题：

(1)该组同学一次实验最多可以得到几帧小球正在空中运动的连续照片？（____）

A．1张B．5张C．15张D．100张

(2)如图是该组同学得到的小球在空中运动的三张连续照片的局部图，由图可判断小球做平抛运动时在水平方向上的运动特点是___________；

(3)由图可以计算出小球离开桌边时，初速度大小为___________m/s，与A的竖直距离为___________cm。

7．如图甲所示，在做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹。

（1）为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，将正确的选项前面的字母填在横线上___________。

A．调节斜槽使其末端保持水平

B．每次释放小球的位置可以不同

C．每次必须由静止释放小球

D．记录小球位置用的铅笔每次必须严格地等距离下降

E．小球运动时不应与木板上的白纸相接触

F．将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线

（2）某同学实验时得到了如图乙所示的小球做平抛运动的轨迹，三点的位置在运动轨迹上已经标出（a点不是抛出点），取，则小球由a到b位置的时间间隔为___________s，小球做平抛运动的初速度大小___________，小球开始做平抛运动的位置（抛出点）坐标为___________。

8．某物理兴趣小组利用实验室提供的器材“研究平抛物体的运动”。

（1）下列关于实验步骤的说法正确的是_________。

A．将斜槽的末端切线调成水平