【名師一號(hào)】2011屆高考物理一輪復(fù)習(xí)精品資料 實(shí)驗(yàn)5 研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)

1、實(shí)驗(yàn)五研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)第一關(guān)：基礎(chǔ)關(guān)展望高考基 礎(chǔ) 知 識(shí)（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）用描跡法描出平拋物體的運(yùn)動(dòng)軌跡.（2）求出平拋物體的初速度 （二）實(shí)驗(yàn)原理（1）平拋運(yùn)動(dòng)可以看作是由兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)合成，一個(gè)是在水平方向上的勻速直線運(yùn)動(dòng)，其速度等于平拋物體運(yùn)動(dòng)的初速度，另一個(gè)是在豎直方向上的自由落體運(yùn)動(dòng). （2）在水平分運(yùn)動(dòng)中，運(yùn)用x=v·t；在豎直分運(yùn)動(dòng)中，運(yùn)用y=gt2或y=gT2.（三）實(shí)驗(yàn)器材斜槽（附擋球板和重錘線）、水準(zhǔn)儀、小鋼球、木板、豎直固定支架、刻度尺、三角板、白紙、圖釘、定點(diǎn)用的有孔卡片、重錘線、鉛筆等.（四）實(shí)驗(yàn)步驟（1）描述平拋物體運(yùn)動(dòng)的軌跡將斜槽放在桌面上，讓其末端伸

2、出桌面邊緣外.借助水準(zhǔn)儀調(diào)節(jié)末端，使槽末端切線水平，隨之將其固定，如圖所示.用圖釘將白紙釘在木板上，讓木板左上方靠近槽口處桌面邊緣，用支架將木板豎直固定，使小球滾下飛出槽口后的軌跡平面跟板面平行. 將小球飛出斜槽末端時(shí)的球心位置水平投影到白紙上描點(diǎn)O，并過O沿重錘線用直尺描出豎直方向. 選擇鋼球從槽上滾下的合適初位置Q，在Q點(diǎn)放上擋球板. 將小球從斜槽上釋放，用中心有孔的卡片靠在紙面上并沿紙面移動(dòng)，當(dāng)飛行的小球順利地穿過卡片小孔時(shí)，在小孔靠近紙面所在處做記號(hào)；重復(fù)該步驟，描下至少5個(gè)不同位置的對(duì)應(yīng)點(diǎn) 把白紙從木板上取下來，將前面描述的一系列點(diǎn)用平滑的曲線連接起來，即為小球平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡.（2）

3、求小球平拋的初速度以O(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn)，用三角板在白紙上建立xOy坐標(biāo)系.在軌跡上選取點(diǎn)M，并測(cè)出它的坐標(biāo)值（x，y），代入公式計(jì)算水平初速度.再在曲線上選取不同點(diǎn)，重復(fù)步驟（2），測(cè)量、計(jì)算水平初速度，最后求出其平均值，即為小球平拋初速度的測(cè)量值.第二關(guān)：技法關(guān)解讀高考解 題 技 法一、實(shí)驗(yàn)操作技巧技法講解1.實(shí)驗(yàn)中必須保證通過斜槽末端端點(diǎn)的切線水平，木板必須處在豎直平面內(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.2.小球必須每次從斜槽上同一位置滾下，為此在斜槽上固定一個(gè)擋板，每次都從擋板處無初速釋放小球.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

4、時(shí)，球心在木板上的水平投影點(diǎn).4.要在斜槽上適當(dāng)?shù)母叨柔尫判∏颍顾綊伋龊笃滠壽E由木板左上角到達(dá)右下角，這樣可以減小測(cè)量誤差.5.要在平拋軌跡上選取距O點(diǎn)遠(yuǎn)些的點(diǎn)來計(jì)算球的初速度，這樣可使結(jié)果的誤差較小.典例剖析例1在做“研究平拋運(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不同 （c）每次必須由靜止釋放小球（d）記錄小球位置用的木條（或凹槽）每次必須嚴(yán)格地等距離下降（e）小球運(yùn)動(dòng)時(shí)不應(yīng)與木板上的白紙（

5、或方格紙）相接觸（f）將球的位置記錄在紙上后，取下紙，用直尺將點(diǎn)連成折線解析：只有斜槽的末端保持水平，小球才具有水平初速度，其運(yùn)動(dòng)才是平拋運(yùn)動(dòng).每次由靜止釋放小球，是為了使小球有相同的初速度.如果小球在運(yùn)動(dòng)過程中與木板上的白紙相接觸就會(huì)改變它的運(yùn)動(dòng)，便不是平拋運(yùn)動(dòng).故（a）（c）（e）選項(xiàng)正確.（b）選項(xiàng)中，每次釋放小球的位置必須相同，以保證小球有相同的水平初速度.（d）選項(xiàng)中，因平拋運(yùn)動(dòng)豎直分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)，是加速運(yùn)動(dòng)，在相同時(shí)間里，隨著運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行，位移越來越大，因此木條下降的距離不應(yīng)是等距的.（f）應(yīng)將各點(diǎn)用平滑的曲線連接起來.答案：(a)(c)(e)二、利用平拋運(yùn)動(dòng)兩分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)求初

6、速度、軌跡上某點(diǎn)的速率、確定拋出點(diǎn)坐標(biāo)技法講解（1）水平方向：x=v0t豎直方向：y=gt2,vy=gt（2）軌跡上某點(diǎn)的速率（3）若取連續(xù)相等的時(shí)間間隔T，豎直方向連續(xù)相等的時(shí)間間隔內(nèi)位移之差等于常數(shù).即y=gT2（4）豎直方向的一段分位移，中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度.典例剖析例2如圖所示，在“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，用一張印有小方格的紙記錄軌跡，小方格的邊長(zhǎng)l=1.25 cm.若小球在平拋運(yùn)動(dòng)途中的幾個(gè)位置如圖中的a、b、c、d所示，則小球平拋的初速度的計(jì)算式為（用l和g表示）_，其值是_（g=9.8 m/s2），小球在b點(diǎn)的速率是_.解析：平拋運(yùn)動(dòng)可分解為水平方向的

7、勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)即初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng).當(dāng)應(yīng)用公式v0=sx/t，sy=gt2/2時(shí)，必須已知（或從圖中得到）從拋出點(diǎn)開始算起的水平位移sx和豎直位移sy.本題通過分析圖象可知，a點(diǎn)不是拋出點(diǎn)，所以不能用上式求，但a、b、c、d每相鄰兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔是相等的，設(shè)為T，又根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)位移差s=at2可得s=gT2l=v0=2l/T=0.70 m/s.對(duì)b點(diǎn)來說，其豎直分速度b的速率答案：0.70 m/s0.875 m/s第三關(guān)：訓(xùn)練關(guān)笑對(duì)高考隨 堂 訓(xùn) 練1.如圖所示，在研究平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球沿軌道滑下，離開軌道末端（末端水平）時(shí)，撞開輕質(zhì)接觸式開關(guān)

8、S，被電磁鐵吸住的小球B同時(shí)自由下落，改變整個(gè)裝置的高度H做同樣的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)位于同一高度的A、B兩球總是同時(shí)落地，該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明了A球離開軌道后（）水平方向的分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)B.水平方向的分運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)C.豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)D.豎直方向的分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)解析：A球平拋的同時(shí)，B球自由下落，有兩球在同一高度上，又兩球總是同時(shí)落地，這只能說明A球在拋出后豎直方向上的分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)，但不能說明A球的水平分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng)，解題時(shí)千萬不能憑主觀想象來判斷.答案：C2.安裝實(shí)驗(yàn)裝置的過程中，斜槽末端的切線必須是水平的，這樣做的目的是()A.保證小球飛出時(shí)，速度既不太大

9、，也不太小B.保證小球飛出時(shí)，初速度水平C.保證小球在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間每次都相等D.保證小球運(yùn)動(dòng)的軌跡是一條拋物線解析：實(shí)驗(yàn)為研究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律.答案：B3.某研究性學(xué)習(xí)小組在做“探究平拋物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過描點(diǎn)法畫出小球平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，并求出平拋運(yùn)動(dòng)的初速度.實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示.關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)，以下說法中正確的是（） A.小球釋放的初始位置越高越好B.每次小球要從同一高度由靜止釋放C.實(shí)驗(yàn)前要用重垂線檢查坐標(biāo)紙上的豎線是否豎直D.小球的平拋運(yùn)動(dòng)要靠近木板但不接觸解析：在做“探究平拋物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，初始位置的高低對(duì)選取軌跡有影響要求小球每次都要從同一高度由靜止釋放，以確保小球以同樣大

10、小的初速度平拋.實(shí)驗(yàn)前用重垂線檢查坐標(biāo)紙上的豎線是否豎直，是為了保證在處理數(shù)據(jù)時(shí)縱橫坐標(biāo)正確表達(dá)小球的水平和豎直方向上的位移.另外小球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)要靠近木板，但不能與木板接觸，若與木板接觸，會(huì)使小球與木板之間產(chǎn)生摩擦而影響測(cè)量精度.答案：BCD 4.如圖為研究小球的平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)拍攝的閃光照片的一部分，其背景是邊長(zhǎng)為5 cm的小方格，重力加速度g取10 m/s2.由圖可知：小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)經(jīng)歷的時(shí)間_（填“小于”、“等于”或“大于”）從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)經(jīng)歷的時(shí)間；照相機(jī)的閃光頻率為_Hz；小球拋出時(shí)的初速度大小為_m/s 解析:該實(shí)驗(yàn)考查的是平拋運(yùn)動(dòng)中閃光照片圖象.從A、B、C三點(diǎn)之間的水平間距

11、相等可以看出B是A、C兩點(diǎn)之間的中點(diǎn)時(shí)刻，在豎直方向上由h=gT2可以得出閃光周期為0.1 s,所以閃光頻率為10 Hz，拋出時(shí)候的初速度為2.5 m/s.答案:等于102.55.在做“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，為了確定小球在不同時(shí)刻所通過的位置，實(shí)驗(yàn)時(shí)用如下圖所示的裝置，先將斜槽軌道的末端調(diào)整水平，在一塊平木板表面釘上復(fù)寫紙和白紙，并將該木板豎直立于槽口附近處.使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放，小球撞到木板并在白紙上留下痕跡A；將木板向遠(yuǎn)離槽口平移距離x，再使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放，小球撞在木板上得到痕跡B；又將木板再向遠(yuǎn)離槽口平移距離x，小球再從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放，

12、再得到痕跡C.若測(cè)得木板每次移動(dòng)距離x=10.00 cm,A、B間距離y1=4.78 cm,B、C間距離y2=14.58 cm.（g取9.80 m/s2）（1）根據(jù)以上直接測(cè)量的物理量得小球初速度為v0=_（用題中所給字母表示）.（2）小球初速度的測(cè)量值為_m/s.（保留兩位有效數(shù)字）.答案:(1) (2)1.06.利用單擺驗(yàn)證小球平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)方案如圖所示，在懸點(diǎn)O正下方有水平放置的熾熱的電熱絲P，當(dāng)懸線擺至電熱絲處時(shí)能輕易被燒斷；MN為水平木板，已知懸線長(zhǎng)為L(zhǎng),懸點(diǎn)到木板的距離OO=h(h>L).(1)電熱絲P必須放在懸點(diǎn)正下方的理由是：_-.(2)將小球向左拉起后自由釋放，最后小球落到木板上的C點(diǎn),OC=s，則小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為v0=_.(3)在其他條件不變的情況下，若改變釋放小球時(shí)懸線與豎直方向的夾角,小球落點(diǎn)與O點(diǎn)的水平距離s將隨之改變，經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)，以s2為縱坐標(biāo),cos為橫坐標(biāo)，得到如圖所示圖象.則當(dāng)=30°時(shí),s為_m;若懸線長(zhǎng)L=1.0 m.懸點(diǎn)到木板間的距離OO為_m.解析：(1)單擺小球做圓周運(yùn)動(dòng)，到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，速度沿水平方向與圓弧軌跡相切，而此時(shí)懸線（半徑）與速度垂直，沿豎直方向，在此時(shí)燒斷懸線，恰能使小球沿水平方向拋出，所以要把電熱絲p放在懸點(diǎn)O的正下方.（2）小