2021高三物理人教版一輪課件：實(shí)驗(yàn)5-研究平拋運(yùn)動(dòng)-

1、必修二第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力與航天實(shí)驗(yàn)五研究平拋運(yùn)動(dòng)1知識(shí)梳理 自測(cè)鞏固2核心考點(diǎn) 重點(diǎn)突破32年高考 模擬訓(xùn)練知識(shí)梳理 自測(cè)鞏固 三、實(shí)驗(yàn)器材 斜槽(帶小球)、木板及豎直固定支架、白紙、圖釘、重垂線、三角板、鉛筆、刻度尺。 謹(jǐn)記部分器材用途斜槽斜槽使小球獲得相同的水平初速度使小球獲得相同的水平初速度木板和白紙木板和白紙記錄小球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)的落點(diǎn)位置記錄小球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)的落點(diǎn)位置 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1按實(shí)驗(yàn)原理圖甲安裝實(shí)驗(yàn)裝置，使斜槽末端水平。 2以斜槽水平部分端口上小球球心位置為坐標(biāo)原點(diǎn)O，過O點(diǎn)畫出豎直的y軸和水平的x軸。 3使小球從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下，把筆尖放在小球可能經(jīng)過的位置上，如

2、果小球運(yùn)動(dòng)中碰到筆尖，用鉛筆在該位置標(biāo)記為一點(diǎn)。用同樣的方法，在小球運(yùn)動(dòng)軌跡上描下若干點(diǎn)。 4將白紙從木板上取下，從O點(diǎn)開始連接畫出的若干點(diǎn)描繪出一條平滑的曲線，如實(shí)驗(yàn)原理圖乙所示。 五、數(shù)據(jù)處理 1判斷平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是不是拋物線 (1)原理：若平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是拋物線，則應(yīng)以拋出點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系，且軌跡上各點(diǎn)的坐標(biāo)滿足yax2的關(guān)系，且同一運(yùn)動(dòng)軌跡上a是一個(gè)特定的值。 (2)驗(yàn)證方法 方法一：代入法 用刻度尺測(cè)量幾個(gè)點(diǎn)的x、y坐標(biāo)，分別代入yax2中求出常數(shù)a，判斷a值在誤差允許的范圍內(nèi)是否為一常數(shù)。 六、誤差分析 1斜槽末端沒有調(diào)節(jié)成水平狀態(tài)，導(dǎo)致初速度未沿水平方向。 2坐標(biāo)原點(diǎn)不

3、夠精確等。 七、注意事項(xiàng) 1固定斜槽時(shí)，要保證斜槽末端的切線水平，保證小球的初速度沿水平方向。 2固定木板時(shí)，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，固定時(shí)要用重垂線檢查坐標(biāo)紙豎線是否豎直。 3為保證小球每次從斜槽上的同一位置由靜止釋放，可在斜槽上某一位置固定一個(gè)擋板。 4要在斜槽上適當(dāng)高度釋放小球，使它以適當(dāng)?shù)乃匠跛俣葤伋?，其軌跡由木板左上角到達(dá)右下角，這樣可以減小測(cè)量誤差。 5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)。 6計(jì)算小球的初速度時(shí)，應(yīng)選距拋出點(diǎn)稍遠(yuǎn)一些的點(diǎn)為宜，以便于測(cè)量和計(jì)算。核心考點(diǎn) 重點(diǎn)突破考點(diǎn)一考點(diǎn)一 教材原型實(shí)驗(yàn)教材原型實(shí)驗(yàn) (2

4、020江西宜豐月考)在做“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)時(shí)， (1)除了木板、鋼球、坐標(biāo)紙、鉛筆、鉛垂線、圖釘之外，下列器材中還需要的是_。 A斜槽B秒表 C彈簧測(cè)力計(jì)D天平例例 1A (2)實(shí)驗(yàn)時(shí)某同學(xué)得到了如圖所示的物體運(yùn)動(dòng)軌跡，a、b、c是軌跡上的三個(gè)點(diǎn)，以a點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立坐標(biāo)系，則小球從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)所用的時(shí)間t_s，小球平拋的初速度大小v_ m/s。(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，g10 m/s2)0.10 2.0 (2019安徽蕭城中學(xué)質(zhì)檢)某同學(xué)在研究平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)原來的實(shí)驗(yàn)方法不容易確定平拋小球在運(yùn)動(dòng)中的準(zhǔn)確位置。于是，如圖所示，在實(shí)驗(yàn)中用了一塊平木板附上復(fù)寫紙和白紙，豎直立于正對(duì)

5、槽口前某處，使小球從斜槽上滑下，小球撞在木板上留下痕跡A，將木板向右移距離x，再使小球從斜槽上同樣高度滑下，小球撞在木板上留下痕跡B，將木板再向后移距離x，小球再從斜槽上同樣高度滑下，再得到痕跡C。A、B間距離y1，A、C間距離y2。若測(cè)得木板后移距離x10 cm，測(cè)得y16.0 cm，y216.0 cm。例例 2考點(diǎn)二考點(diǎn)二 實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新 (1)根據(jù)以上物理量導(dǎo)出測(cè)量小球初速度公式v0_(用題中所給字母表示)。 (2)小球初速度值為_(保留兩位有效數(shù)字，g取9.8 m/s2)。1.6 m/s 2年高考 模擬訓(xùn)練 1(2019北京卷，21)用如圖1所示裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)。將白紙和復(fù)寫

6、紙對(duì)齊重疊并固定在豎直的硬板上。鋼球沿斜槽軌道PQ滑下后從Q點(diǎn)飛出，落在水平擋板MN上。由于擋板靠近硬板一側(cè)較低，鋼球落在擋板上時(shí)，鋼球側(cè)面會(huì)在白紙上擠壓出一個(gè)痕跡點(diǎn)。移動(dòng)擋板，重新釋放鋼球，如此重復(fù)，白紙上將留下一系列痕跡點(diǎn)。 (1)下列實(shí)驗(yàn)條件必須滿足的有_。 A斜槽軌道光滑 B斜槽軌道末段水平 C擋板高度等間距變化 D每次從斜槽上相同的位置無初速度釋放鋼球BD (2)為定量研究，建立以水平方向?yàn)閤軸、豎直方向?yàn)閥軸的坐標(biāo)系。 a取平拋運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，將鋼球靜置于Q點(diǎn)，鋼球的_(選填“最上端”“最下端”或者“球心”)對(duì)應(yīng)白紙上的位置即為原點(diǎn)；在確定y軸時(shí)_(選填“需要”或者“不需要

7、”)y軸與重垂線平行。球心 需要 大于 (3)為了得到平拋物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，同學(xué)們還提出了以下三種方案，其中可行的是_。 A從細(xì)管水平噴出穩(wěn)定的細(xì)水柱，拍攝照片，即可得到平拋運(yùn)動(dòng)軌跡 B用頻閃照相在同一底片上記錄平拋小球在不同時(shí)刻的位置，平滑連接各位置，即可得到平拋運(yùn)動(dòng)軌跡 C將鉛筆垂直于豎直的白紙板放置，筆尖緊靠白紙板，鉛筆以一定初速度水平拋出，將會(huì)在白紙上留下筆尖的平拋運(yùn)動(dòng)軌跡AB (4)伽利略曾研究過平拋運(yùn)動(dòng)，他推斷：從同一炮臺(tái)水平發(fā)射的炮彈，如果不受空氣阻力，不論它們能射多遠(yuǎn)，在空中飛行的時(shí)間都一樣。這實(shí)際上揭示了平拋物體 _。 A在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng) B在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)

8、 C在下落過程中機(jī)械能守恒B (5)牛頓設(shè)想，把物體從高山上水平拋出，速度一次比一次大，落地點(diǎn)就一次比一次遠(yuǎn)，如果速度足夠大，物體就不再落回地面，它將繞地球運(yùn)動(dòng)，成為人造地球衛(wèi)星。 同樣是受地球引力，隨著拋出速度增大，物體會(huì)從做平拋運(yùn)動(dòng)逐漸變?yōu)樽鰣A周運(yùn)動(dòng)，請(qǐng)分析原因。 物體初速度較小時(shí)，運(yùn)動(dòng)范圍很小，引力可以看作恒力重力，做平拋運(yùn)動(dòng)，例如上面(4)中的從同一炮臺(tái)水平發(fā)射的炮彈做平拋運(yùn)動(dòng)；隨著物體初速度增大，運(yùn)動(dòng)范圍變大，引力不能再看作恒力；當(dāng)物體初速度達(dá)到第一宇宙速度時(shí)，做圓周運(yùn)動(dòng)而成為地球衛(wèi)星。 解析(1)實(shí)驗(yàn)中沒必要要求斜槽軌道光滑，因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)是研究平拋運(yùn)動(dòng)，只需要每次實(shí)驗(yàn)都能保證小球做相

9、同的平拋運(yùn)動(dòng)，即每次實(shí)驗(yàn)都要保證小球初速度水平且相同，因此選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B、D正確。擋板高度可以不等間距變化，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤。 (2)a.因?yàn)殇撉騻?cè)面在白紙上擠壓出的痕跡點(diǎn)與球心等高，故將鋼球靜置于Q點(diǎn)，鋼球的球心對(duì)應(yīng)白紙上的位置即為坐標(biāo)原點(diǎn)(平拋運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn))；在確定y軸時(shí)需要y軸與重垂線平行。 (4)從同一炮臺(tái)水平發(fā)射的炮彈，如果不受空氣阻力，可認(rèn)為做平拋運(yùn)動(dòng)，平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間由高度決定，因此不論它們能射多遠(yuǎn)，在空中飛行的時(shí)間都一樣。這實(shí)際上揭示了平拋物體在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)B正確。 (5)物體初速度較小時(shí)，運(yùn)動(dòng)范圍很小，引力可以看作恒力重力，做平拋運(yùn)動(dòng)，例如上面(4)中的從同一炮臺(tái)水平發(fā)射的炮彈做平拋運(yùn)動(dòng)；隨著物體初速度增大，運(yùn)動(dòng)范圍變大，引力不能再看作恒力；當(dāng)物體初速度達(dá)到第一宇宙速度時(shí)，做圓周運(yùn)動(dòng)而成為地球衛(wèi)星。 2(2019北京石景山區(qū)期末)在研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)記錄了小球運(yùn)動(dòng)過程中經(jīng)過的A、B、C、D、E、F、G點(diǎn)的位置，相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔均為t0.05 s。取A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)以x方向表示水平初速度方向，以y方向表示豎直向下方向，實(shí)驗(yàn)記錄如下表。標(biāo)號(hào)標(biāo)號(hào)nABCDEFGt/s00.050.100.150.200.250.30 x/m00.024