（浙江選考）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)4 研究平拋運(yùn)動(dòng)課件

1、實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)4 4研究平拋運(yùn)動(dòng)研究平拋運(yùn)動(dòng) 注意事項(xiàng) 教教 材材 研研 讀讀 考點(diǎn)一 實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)操作 考點(diǎn)二 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與誤差分析 考點(diǎn)三 實(shí)驗(yàn)拓展與實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新 考考 點(diǎn)點(diǎn) 突突 破破 教材研讀 注意事項(xiàng)注意事項(xiàng) 1.斜槽末端的切線必須水平。 2.方木板必須處在豎直面內(nèi)且與小球運(yùn)動(dòng)軌跡所在的豎直平面平行,并 使小球的運(yùn)動(dòng)靠近木板但不接觸。 3.坐標(biāo)原點(diǎn)(小球做平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn))不是槽口的端點(diǎn),應(yīng)是小球在槽口 時(shí)其球心在木板上的水平投影點(diǎn)。 4.如果是用白紙,則應(yīng)以小球在槽口時(shí)其球心在木板上的水平投影點(diǎn)為 坐標(biāo)原點(diǎn),在斜槽末端懸掛重垂線,先根據(jù)重垂線方向確定y軸方向,再用 三角板畫出水平線作為x軸

2、,建立直角坐標(biāo)系。 5.每次小球應(yīng)從斜槽上的同一位置由靜止開始滾下。 6.在平拋軌道上選取距O點(diǎn)遠(yuǎn)些的點(diǎn)來計(jì)算小球的初速度,這樣可使結(jié) 果的誤差較小。 考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)操作考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)操作 考點(diǎn)突破 1.實(shí)驗(yàn)中必須調(diào)整斜槽末端的切線水平(檢驗(yàn)是否水平的方法是:將小球放 在斜槽末端任一位置,看其是否能靜止)。 2.方木板必須處于豎直平面內(nèi),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由靜止?jié)L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

3、.在軌跡上選取離坐標(biāo)原點(diǎn)O點(diǎn)較遠(yuǎn)的一些點(diǎn)來計(jì)算初速度。 例例1(2017浙江4月選考,17,5分)在“研究平拋運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中: (1)圖1是橫擋條卡住平拋小球,用鉛筆標(biāo)注小球最高點(diǎn),確定平拋運(yùn)動(dòng)軌 跡的方法。坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)選小球在斜槽末端時(shí)的位置。 圖1 A.球心B.球的上端C.球的下端 (2)(多選)在此實(shí)驗(yàn)中,下列說法正確的是。 A.斜槽軌道必須光滑 B.記錄的點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些 C.要用光滑曲線把所有的點(diǎn)連接起來 D.y軸的方向根據(jù)重垂線確定 (3)圖2是利用圖1裝置實(shí)驗(yàn)時(shí)拍攝的小球做平拋運(yùn)動(dòng)的頻閃照片,由照 片可判斷實(shí)驗(yàn)操作的錯(cuò)誤是。 圖2 A.釋放小球時(shí)初速度不為0 B.釋放小球的初始位置不同

4、 C.斜槽末端不水平 (4)圖3是利用穩(wěn)定的細(xì)水柱顯示平拋運(yùn)動(dòng)軌跡的裝置,其中正確的是 。 圖3 答案答案(1)A(2)BD(3)C(4)B 解析解析(1)坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)選小球在斜槽末端時(shí)球心的位置,所以選A。 (2)在此實(shí)驗(yàn)中,不要求斜槽軌道必須光滑,只要能夠保證將小球從同一 位置靜止釋放,即使軌道粗糙,摩擦力做功是相同的,小球離開斜槽末端 時(shí)的速度就是一樣的,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。記錄的點(diǎn)適當(dāng)多一些,能夠保證描點(diǎn) 誤差較小,光滑曲線并不能通過所有的點(diǎn),選項(xiàng)B正確、C錯(cuò)誤。y軸必須 沿豎直方向,可用重垂線確定,選項(xiàng)D正確。 (3)由圖可知小球做斜拋運(yùn)動(dòng),這是由斜槽末端不水平導(dǎo)致的,故選C。 (4)瓶中插入

5、另一根吸管,目的是保證水流流速不隨瓶內(nèi)水面下降而減 小,從而能夠得到穩(wěn)定的細(xì)水柱,所以選B。 變式變式1(多選)在“研究平拋運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中,測平拋運(yùn)動(dòng)的初速度時(shí)產(chǎn) 生誤差,與誤差無關(guān)的是(AF) A.弧形槽與球間有摩擦 B.弧形槽末端切線不水平 C.小球受空氣阻力 D.小球每次自由滾下的初始位置不同 E.實(shí)驗(yàn)所用小球?yàn)檩p質(zhì)小球 F.坐標(biāo)原點(diǎn)不在拋出點(diǎn) 解析解析只要讓小球從同一高度、無初速度開始運(yùn)動(dòng),即使球與槽之間存在 摩擦力,也能保證小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度相同,因此,弧形槽與球間有摩擦 不會造成實(shí)驗(yàn)誤差,故A符合題意;當(dāng)斜槽末端切線不水平時(shí),小球脫離槽口 后并非做平拋運(yùn)動(dòng),所以會有誤差產(chǎn)生,故B

6、不符合題意;小球受空氣阻力,導(dǎo) 致其在水平方向上不是勻速運(yùn)動(dòng),所以會產(chǎn)生誤差,故C不符合題意;若小球 每次自由滾下的初始位置不同,則平拋軌跡不同,在確定平拋軌跡上的點(diǎn)時(shí), 會產(chǎn)生誤差,故D不符合題意;實(shí)驗(yàn)小球?yàn)檩p質(zhì)小球,空氣阻力對小球影響較 大,對初速度有影響,故E不符合題意;只要小球做平拋運(yùn)動(dòng),可根據(jù)描出的軌 跡求初速度,與坐標(biāo)原點(diǎn)的選擇無關(guān),故F符合題意。 變式變式2在“研究平拋運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中,讓鋼球在斜槽軌道上由靜止開始 滑下,通過槽口后做平拋運(yùn)動(dòng),記錄運(yùn)動(dòng)軌跡上的一個(gè)位置。讓鋼球再 次從斜槽軌道上滑下,再次記錄運(yùn)動(dòng)軌跡上的另一個(gè)位置。經(jīng)過多次操 作得到鋼球所經(jīng)過的多個(gè)位置,連起來得到鋼球

7、做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。 (1)下列說法正確的是。 A.斜槽末端必須水平 B.鋼球與斜槽軌道間的摩擦力一定要小到可忽略不計(jì) C.不必保證鋼球每次都從軌道上同一位置滑下 (2)某次實(shí)驗(yàn)中,由于斜槽末端到豎直墻壁的距離較近,鋼球從槽口拋出 后做平拋運(yùn)動(dòng),擊中了墻壁上的某點(diǎn)P,如圖所示,現(xiàn)測得槽口到豎直墻 壁的距離為x,P點(diǎn)與槽口末端的高度差為H,鋼球直徑為D(鋼球直徑相 對于水平位移不可忽略)。重力加速度為g,則此次實(shí)驗(yàn)中鋼球做平拋運(yùn) 動(dòng)的水平位移為 ;離開槽口時(shí)的初速度大小為。 答案答案(1)A(2)x- 2 D 2 (2) 84 xDg HD 解析解析(1)斜槽軌道末端的切線必須水平,以保證小球拋出

8、后做平拋運(yùn) 動(dòng),故A正確;為了保證小球的初速度相等,每次要讓小球從斜槽的同一 位置由靜止釋放,斜槽不一定需要光滑,故B、C錯(cuò)誤; (2)鋼球自身大小不能忽略,根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作可知,此次實(shí)驗(yàn)中鋼球做平拋 運(yùn)動(dòng)的水平位移為x-,豎直位移為H+,根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知: 水平方向有:x-=v0t豎直方向有:H+=gt2 2 D 2 D 2 D 2 D1 2 聯(lián)立可得:v0=。 2 (2) 84 xDg HD 考點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與誤差分析考點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與誤差分析 1.判斷曲線是否是拋物線判斷曲線是否是拋物線 (1)代數(shù)計(jì)算法:將所測量的各個(gè)點(diǎn)的x、y坐標(biāo)分別代入y=ax2,看計(jì)算得 到的a值在誤差允許的

9、范圍內(nèi)是否是一個(gè)常數(shù)。 (2)圖像法:建立y-x2坐標(biāo)系,根據(jù)所測量的各個(gè)點(diǎn)的x、y坐標(biāo)值分別計(jì)算 出對應(yīng)的y值和x2值,在y-x2坐標(biāo)系中描點(diǎn),擬合各點(diǎn)看是否在一條直線 上,求出該直線的斜率即為a值。 2.求平拋運(yùn)動(dòng)的初速度求平拋運(yùn)動(dòng)的初速度 若拋出點(diǎn)已知,則只需讀出小球從原點(diǎn)到某時(shí)刻所處位置的水平位移x 和豎直位移y,代入v0=x求出初速度。 若拋出點(diǎn)未知,但已知相鄰記錄點(diǎn)間的時(shí)間間隔均為T,可以在豎直方向 根據(jù)勻加速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,由y=gT2求得T,再在水平方向根據(jù)勻速直 線運(yùn)動(dòng)規(guī)律,由v0=求得初速度。 2 g y x T 3.誤差分析誤差分析 (1)斜槽末端沒有調(diào)水平,小球離開斜槽

10、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。 例例2用如圖所示的裝置完成“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn): (1)除了木板、小球、斜槽、鉛筆、圖釘之外,下列器材中還需要 (填選項(xiàng)前字母)。 A.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器B.停表 C.重垂線D.天平 E.彈簧測力計(jì) (2)(多選)下列關(guān)于本實(shí)驗(yàn)的說法中正確的是。 A.斜槽末端可以不水平 B.建立坐標(biāo)系時(shí),應(yīng)該用重垂線確定y軸 C.應(yīng)使小球每次從斜槽上相同的位置由靜止滑下 D.在描繪小球運(yùn)動(dòng)的軌跡時(shí),應(yīng)該用一條折線把所有的點(diǎn)都連接起來 (3)某同學(xué)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一段運(yùn)動(dòng) 軌跡,圖中水平方向與豎直方向

11、每小格的長度均代表0.1m,小球在運(yùn)動(dòng) 過程中的幾個(gè)位置如圖中的a、b、c所示,則小球從a運(yùn)動(dòng)到b所用的時(shí) 間t=s,小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度v0=m/s。(g取10m/s2) 答案答案(1)C(2)BC(3)0.12 解析解析(1)還需要重垂線,確保小球拋出后在豎直面內(nèi)運(yùn)動(dòng),C正確。 (2)斜槽末端不水平,小球初速度將不會沿水平方向,不做平拋運(yùn)動(dòng),A錯(cuò) 誤;建立坐標(biāo)系時(shí),應(yīng)該用重垂線確定y軸,B正確;應(yīng)使小球每次從斜槽上 相同的位置由靜止滑下,使其到達(dá)斜槽末端時(shí)的初速度相等,平拋運(yùn)動(dòng) 的軌跡相同,C正確;在描繪小球運(yùn)動(dòng)的軌跡時(shí),應(yīng)用平滑曲線連接各點(diǎn), D錯(cuò)誤。 (3)根據(jù)y=gT2,由題圖可得

12、T=s=0.1s,則初速度v0= m/s=2m/s。 L g 0.1 10 x T 2L T 0.2 0.1 變式變式3圖1是“研究平拋物體運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)裝置圖,通過描點(diǎn)畫出小球 的平拋運(yùn)動(dòng)軌跡。 (1)(多選)以下是實(shí)驗(yàn)過程中的一些做法, 其中合理的有。 a.安裝斜槽軌道,要使其末端保持水平 b.每次釋放小球的初始位置可以任意選擇 c.每次應(yīng)從同一位置由靜止釋放小球 d.為描出小球的運(yùn)動(dòng)軌跡,描繪的點(diǎn)可以用折線連接 (2)實(shí)驗(yàn)得到小球的平拋運(yùn)動(dòng)軌跡,在軌跡上取一些點(diǎn),以平拋起點(diǎn)O為 坐標(biāo)原點(diǎn),測量它們的水平坐標(biāo)x和豎直坐標(biāo)y,圖2中y-x2圖像能說明小 球平拋運(yùn)動(dòng)軌跡為拋物線的是。 圖2 (3

13、)圖3是某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)畫出的小球平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡,O為平拋的起點(diǎn),在 軌跡上任取三點(diǎn)A、B、C,測得A、B兩點(diǎn)豎直坐標(biāo)y1為5.0cm、y2為 45.0cm,A、B兩點(diǎn)水平間距x為40.0cm。則小球的初速度v0為m/s,若 C點(diǎn)的豎直坐標(biāo)y3為60.0cm,則小球在C點(diǎn)的速度vC為m/s(結(jié)果保留兩 位有效數(shù)字,g取10m/s2)。 答案答案(1)ac(2)c(3)2.04.0 解析解析(1)斜槽末端要保持水平,使小球離開斜槽后做平拋運(yùn)動(dòng),a項(xiàng)正 確;要使每次小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度相同,則應(yīng)每次從同一位置由靜 止釋放小球,b項(xiàng)錯(cuò)誤、c項(xiàng)正確;描繪軌跡時(shí)應(yīng)用平滑曲線連接各點(diǎn),d項(xiàng) 錯(cuò)誤。 (2)

14、對平拋運(yùn)動(dòng),水平位移x=v0t,豎直位移y=gt2,聯(lián)立上述兩式得y=x2, 故y-x2圖線應(yīng)為直線,故選c。 1 2 2 0 2 g v (3)由y=gt2解得,從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A、B、C各點(diǎn)的時(shí)間分別為t1=0.1s、t2= 1 2 0.3s、t3=0.2s,則平拋初速度v0=2.0m/s,小球在C點(diǎn)的速度vC= =4.0m/s。 3 21 x tt 22 03 ()vgt 考點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)拓展與實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新考點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)拓展與實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新 例例3某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)探究平拋運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)裝置。如圖所示,在 水平桌面上固定放置一個(gè)斜面,把桌子搬到豎直墻的附近,把白紙和復(fù) 寫紙附在墻上。第一次讓桌子緊靠墻壁,從斜面上

15、某一位置由靜止釋放 鋼球,在白紙上得到痕跡A,以后每次將桌子向后移動(dòng)相同的距離x,每次 都讓鋼球從斜面的同一位置滾下,重復(fù)以上的操作,依次在白紙上留下 痕跡A、B、C、D,測得BC、CD間的距離分別為y1和y2。 (1)為了完成實(shí)驗(yàn),除了題中和圖中所示的器材外,還必須用到以下哪個(gè) 器材。 A.秒表B.刻度尺C.天平 (2)小鋼球離開水平桌面時(shí)的速度是 。(用g、x、y1和y2表示) 答案答案(1)B(2)x 21 g yy 解析解析在豎直方向上,根據(jù)y=gT2,得T=,則小鋼球離開水平桌面 的速度v0=x,可知還需要的器材是刻度尺。 21 yy g x T 21 g yy 變式變式4某物理實(shí)驗(yàn)

16、小組利用如圖所示裝置測量小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初 速度。在地面上沿拋出的速度方向水平放置一把刻度尺,讓懸掛在拋出 點(diǎn)處的重錘的投影落在刻度尺的零刻度線處,則利用小球在刻度尺上的 落點(diǎn)位置,就可以直觀地得到小球做平拋運(yùn)動(dòng) 的初速度。下列各圖表示四位同學(xué)在刻度尺 旁邊分別制作出的速度標(biāo)尺(圖中P點(diǎn)為重錘 的投影位置),其中正確的是() 解析解析設(shè)小球做平拋運(yùn)動(dòng)的豎直位移為h,由h=gt2,得t=;在水平方 向有x=v0t,得v0=,即平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移x=v0,可見x與v0成正比,在 速度標(biāo)尺上的速度值應(yīng)該是均勻分布的,選項(xiàng)A正確。 1 2 2h g x t 2h g 變式變式5假設(shè)未來在一個(gè)未知星球上

17、用如圖甲所示的裝置研究平拋運(yùn) 動(dòng)的規(guī)律。懸點(diǎn)O正下方P點(diǎn)處有水平放置的熾熱電熱絲,當(dāng)懸線擺至 電熱絲處時(shí)會輕易被燒斷,小球由于慣性將向前飛出做平拋運(yùn)動(dòng),現(xiàn)采 用頻閃數(shù)碼照相機(jī)連續(xù)拍攝小球。在有坐標(biāo)紙的背景屏前,拍下了小球 在做平拋運(yùn)動(dòng)過程中的多張照片,經(jīng)合成后,得到的照片如圖乙所 示。a、b、c、d為連續(xù)四次拍下的小球位置,已知照相機(jī)每隔0.10s閃 拍一次,照片大小如圖中坐標(biāo)所示,又知該照片的長度與實(shí)際背景屏的 長度之比為1 4,則: (1)由以上信息,可知a點(diǎn)(選填“是”或“不是”)小球的拋出點(diǎn); (2)由乙圖信息,可以推算出該星球表面的重力加速度為m/s2; (3)由乙圖信息,可以算出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度是m/s; (4)由乙圖信息,可以算出小球在b點(diǎn)時(shí)的速度是m/s。(此空保 留3位有效數(shù)字) 答案答案(1)是(2)8(3)0.8(4)1.13 解析解析(1)因?yàn)樨Q直方向上連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之比是1 3 5 7, 符合初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),由