2025版高考物理一轮总复习考点突破第4章抛体运动与圆周运动实验5探究平抛运动的特点考点2创新实验提升

考点2创新试验提升(实力考点·深度研析)1．试验方法的改进2．求初速度方法的创新由x＝v0t，y＝eq\f(1,2)gt2可得y＝eq\f(g,2v\o\al(2,0))x2，做y－x2图像，由斜率求出v0。►考向1试验方法的创新物理老师给学生布置的周末家庭作业是利用家中可利用的物品，探究物体平抛运动的规律。李明同学认为墙壁垂直地板，是竖直的，在父亲的帮助下找到了一段弯曲的薄壁金属管、米尺、白纸、复写纸、小矩形木块、直径略小于金属管内径的金属钢珠和餐桌、自制了水平仪等，安装了如图甲所示的装置，每次变更餐桌(装置用胶带固定在餐桌上)和墙之间的距离，让钢珠从金属管顶端由静止滚下，通过碰撞复写纸，在白纸上记录钢球的落点。(1)为了正确完成试验，以下做法必要的是AB；A．李明把钢珠轻轻地放在光滑的餐桌桌面上检查桌面是否水平B．管子在餐桌桌面上的投影和餐桌长边平行，餐桌宽边和墙壁平行C．使金属管的底端与桌边重合D．要求金属管内部确定光滑(2)李明每次将餐桌向远离墙壁的方向移动，用米尺测量保证宽边的两桌腿到墙壁距离每次增加0.2m，通过几次重复试验，挑了一张志向的有4个连续落点痕迹的白纸，如图乙所示。测量的距离依次为5.0cm、15.0cm、25.0cm，重力加速度g＝10m/s2，钢珠离开桌面时的速度为2m/s，钢珠打到C点的速度大小为2eq\r(2)m/s(结果可用根号表示)；(3)C点距离桌面的竖直高度为0.2m。[解析](1)由于本试验要测定平抛运动的初速度，钢球从固定斜面下滑后，桌面应保持水平，当把钢珠轻轻地放在光滑的餐桌桌面上不动时，桌面则水平，未水平常钢珠会滚动，A正确；由于餐桌桌面是矩形，B选项操作保证了从餐桌边沿飞出的初速度和竖直墙壁垂直，B正确；金属管的底端与桌边重合不是必要的，C错误；钢珠下滑时对金属管是否粗糙无要求，只要确保钢珠能下滑且每次受到的阻力相同即可，D错误。(2)由于钢球平抛时在竖直方向做自由落体运动，所以依据Δy＝gT2代入数据解得相邻时间T＝0.1s由于餐桌每次在水平方向移动0.2m，所以依据v＝eq\f(x,T)代入数据解得钢珠离开桌面时的速度为v0＝2.0m/s钢珠打到C点时vy＝eq\f(BD,2T)，代入数据解得vy＝2.0m/s依据vC＝eq\r(v\o\al(2,y)＋v\o\al(2,0))，代入数据解得vC＝2eq\r(2)m/s。(3)钢珠在竖直方向上做自由落体运动，则有h＝eq\f(v\o\al(2,y),2g)＝0.2m。►考向2数据处理的创新(2024·福建卷)某试验小组利用图(a)所示装置验证小球平抛运动的特点。试验时，先将斜槽固定在贴有复写纸和白纸的木板边缘，调整槽口水平并使木板竖直；把小球放在槽口处，用铅笔登记小球在槽口时球心在木板上的水平投影点O，建立xOy坐标系。然后从斜槽上固定的位置释放小球，小球落到挡板上并在白纸上留下印迹。上下调整挡板进行多次试验。试验结束后，测量各印迹中心点O1、O2、O3…的坐标，并填入表格中，计算对应的x2值。O1O2O3O4O5O6y/cm2.956.529.2713.2016.6119.90x/cm5.958.8110.7412.4914.0515.28x2/cm235.477.6115.3156.0197.4233.5(1)依据上表数据，在图(b)给出的坐标纸上补上O4数据点，并绘制“y－x2”图线见解析。(2)由y－x2图线可知，小球下落的高度y，与水平距离的平方x2成线性(填“线性”或“非线性”)关系，由此推断小球下落的轨迹是抛物线。(3)由y－x2图线求得斜率k，小球平抛运动的初速度表达式为v0＝eq\r(\f(g,2k))(用斜率k和重力加速度g表示)。(4)该试验得到的y－x2图线常不经过原点，可能的缘由是水平射出点未与O点重合。[解析](1)依据上表数据在坐标纸上描出O4数据点，并绘制“y－x2”图线如图所示(2)由y－x2图线为一条倾斜的直线可知，小球下落的高度y，与水平距离的平方x2成线性关系。(3)依据平抛运动规律可得x＝v0ty＝eq\f(1,2)gt2联立可得y＝eq\f(1,2)geq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(x,v0)))2＝eq\f(g,2v\o\al(2,0))x2可知y－x2图像的斜率为k＝eq\f(g,2v\o\al(2,0))解得小球平抛运动的初