(要點(diǎn)歸納+夯實(shí)基礎(chǔ)練) 第三節(jié) 實(shí)驗(yàn)：探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn) 高考物理一輪系統(tǒng)復(fù)習(xí)學(xué)思用

PAGE6實(shí)驗(yàn)：探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)【要點(diǎn)歸納】一、描跡法研究平拋運(yùn)動(dòng)(1)實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示．(2)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模好枥L平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡．(3)實(shí)驗(yàn)原理：平拋物體的運(yùn)動(dòng)可以看做是由兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)合成的，即水平方向的運(yùn)動(dòng)和豎直方向的運(yùn)動(dòng)．使小球做平拋運(yùn)動(dòng)，利用描跡法描出小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，建立坐標(biāo)系，測(cè)出軌跡曲線上某一點(diǎn)的坐標(biāo)x和y，探討水平方向和豎直方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律．(4)實(shí)驗(yàn)器材：斜槽軌道、小鋼球、木板、坐標(biāo)紙、圖釘、重錘、直尺、三角板、鉛筆等．(5)實(shí)驗(yàn)步驟①安裝斜槽軌道，使其末端保持水平；②固定木板上的坐標(biāo)紙，使木板保持豎直狀態(tài)，小球的運(yùn)動(dòng)軌跡與板面平行，坐標(biāo)紙方格橫線呈水平方向；③以小球在槽口時(shí)球的重心在木板上的投影點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，沿重垂線畫出y軸；④將小球從斜槽上的適當(dāng)高度由靜止釋放，用鉛筆記錄小球做平拋運(yùn)動(dòng)經(jīng)過的位置；⑤重復(fù)步驟④，在坐標(biāo)紙上記錄多個(gè)位置；⑥在坐標(biāo)紙上作出x軸，用平滑的曲線連接各個(gè)記錄點(diǎn)，得到平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡．(6)實(shí)驗(yàn)過程中的注意事項(xiàng)①保證斜槽末端的切線水平，木板豎直且與小球下落的軌跡平面平行，并使小球運(yùn)動(dòng)時(shí)靠近木板，但不接觸；②小球每次都從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下；③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)球的重心在木板上的水平投影點(diǎn)；④小球在斜槽上開始滾下的位置高度要適當(dāng)，以便使小球運(yùn)動(dòng)的軌跡由木板的左上角到右下角．誤差分析：1．安裝斜槽時(shí),其末端切線不水平,導(dǎo)致小球離開斜槽后不做平拋運(yùn)動(dòng)。2．建立坐標(biāo)系時(shí),坐標(biāo)原點(diǎn)的位置確定不準(zhǔn)確,導(dǎo)致軌跡上各點(diǎn)的坐標(biāo)不準(zhǔn)確。3．小球每次自由滾下時(shí)起始位置不完全相同,導(dǎo)致軌跡出現(xiàn)誤差。4．確定小球運(yùn)動(dòng)的位置時(shí)不準(zhǔn)確,會(huì)導(dǎo)致誤差。5．量取軌跡上各點(diǎn)坐標(biāo)時(shí)不準(zhǔn)確,會(huì)導(dǎo)致誤差。二、噴水法如圖所示，倒置的飲料瓶內(nèi)裝著水，瓶塞內(nèi)插著兩根兩端開口的細(xì)管，其中一根彎成水平，且水平端加接一根更細(xì)的硬管作為噴嘴．水從噴嘴中射出，在空中形成彎曲的細(xì)水柱，它顯示了平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，可在裝置一側(cè)豎直放置一玻璃板，將平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡描在玻璃板上．三、頻閃照相法 現(xiàn)代影像技術(shù)的發(fā)展為我們研究平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡提供了方便．若能拍攝到物體做平拋運(yùn)動(dòng)的幾張照片如圖所示，就能描繪出平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡了．用數(shù)碼相機(jī)的攝像功能或用數(shù)碼攝像機(jī)都能實(shí)現(xiàn)，有條件的學(xué)校也可用頻閃照相的方法來實(shí)現(xiàn)．【夯實(shí)基礎(chǔ)練】1．(2022?天津市耀華中學(xué)高三(上)第三次月考)某同學(xué)利用圖(a)所示裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。實(shí)驗(yàn)時(shí)該同學(xué)使用頻閃儀和照相機(jī)對(duì)做平拋運(yùn)動(dòng)的小球進(jìn)行拍攝，頻閃儀每隔0.05s發(fā)出一次閃光，某次拍攝后得到的照片如圖(b)所示(圖中未包括小球剛離開軌道的影像)。圖中的背景是放在豎直平面內(nèi)的帶有方格的紙板，紙板與小球軌跡所在平面平行。該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的小球影像的高度差已經(jīng)在圖(b)中標(biāo)出，相圖鄰兩點(diǎn)間的水平間距均為5cm。完成下列填空：(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)①小球運(yùn)動(dòng)到圖(b)中位置A時(shí)，其速度的水平分量大小為_______，豎直分量大小為________﹔②根據(jù)圖(b)中數(shù)據(jù)可得，當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊拇笮開_________?！窘馕觥竣賉1]因小球水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，因此速度為[2]豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，因此A點(diǎn)的豎直速度可由平均速度等于時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度求得②[3]由豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)可得，代入數(shù)據(jù)可得【答案】①②③2．(2022?北京四中高三(上)期中)某實(shí)驗(yàn)小組用圖(甲)所示裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)。裝置中，豎直硬板上依次固定著白紙和復(fù)寫紙，MN是一個(gè)水平放置、稍微向紙面內(nèi)傾斜且可上下調(diào)節(jié)的擋板。小鋼球從斜槽中某高度由靜止釋放，從斜槽末端水平飛出的鋼球落到擋板上會(huì)擠壓復(fù)寫紙，在白紙上留下印記；上下調(diào)節(jié)擋板，通過多次實(shí)驗(yàn)，白紙上會(huì)留下鋼球經(jīng)過的多個(gè)位置，最終用平滑曲線將其連接，得到鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。(1)除了木板、小球、斜槽、鉛筆、三角板、圖釘、坐標(biāo)紙之外，下列實(shí)驗(yàn)器材中還需要的有________。(填入正確選項(xiàng)前的字母)A．刻度尺B．秒表C．天平D．重錘線(2)為得到小球的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行定量研究，需建立以平拋運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)O，水平方向?yàn)閤軸、豎直方向?yàn)閥軸的坐標(biāo)系。實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)以________為坐標(biāo)原點(diǎn)O，以_______為y軸正方向。(3)某同學(xué)在做研究平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，只在紙上記下y軸的位置，并在坐標(biāo)紙上描出如圖(乙)所示曲線?，F(xiàn)在我們?cè)谇€上取A、B兩點(diǎn)，用刻度尺分別量出它們到y(tǒng)軸的距離AA'＝x1，BB'＝x2，以及AB的豎直距離h，從而求出小球拋出時(shí)的初速度v0為()A．B．C．D．【解析】(1)[1]除了木板、小球、斜槽、鉛筆、三角板、圖釘、坐標(biāo)紙之外，下列實(shí)驗(yàn)器材中還需要的有刻度尺和重錘線，故選AD。(2)[2][3]實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)以斜槽末端上方小球半徑r處為坐標(biāo)原點(diǎn)O，以重錘線方向?yàn)閥軸正方向。(3)[4]從拋出點(diǎn)到A點(diǎn)，，從拋出點(diǎn)到B點(diǎn)，，，聯(lián)立解得，故選A?！敬鸢浮竣貯D②斜槽末端上方小球半徑r處③重錘線方向④A3．如圖甲是“研究平拋物體運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)裝置圖：(1)此實(shí)驗(yàn)中，小球與斜槽間有摩擦___________(選填“會(huì)”或“不會(huì)”)使實(shí)驗(yàn)的誤差增大；(2)正確操作后得到平拋運(yùn)動(dòng)的頻閃照片的一部分，并以A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立了如圖乙所示坐標(biāo)系，平拋軌跡上三點(diǎn)的坐標(biāo)值圖中已標(biāo)出，(重力加速度g取10m/s2)則：①閃光時(shí)間間隔T為______s；②小球平拋的初速度為______m/s；③小球水平拋出點(diǎn)的坐標(biāo)為：x=_______cm；y=_______cm?！窘馕觥?1)由于小球做平拋運(yùn)動(dòng)，只要每次從拋出點(diǎn)拋出的速度相同即可，與斜面是否光滑無關(guān)，因此小球與斜槽間有摩擦不會(huì)使實(shí)驗(yàn)的誤差增大。(2)①在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)，根據(jù)；可得；整理得②水平方向上做勻速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)；可得③小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)豎直方向上的速度等于AC兩點(diǎn)間豎直方向上的平均速度；因此從拋出到B點(diǎn)的時(shí)間為；因此從拋出到O點(diǎn)的時(shí)間間隔為；因此拋出位置坐標(biāo)；【答案】(1)不會(huì)(2)①②③；4．(2022?山東聊城市高三(下)一模)利用智能手機(jī)自帶的各種傳感器可以完成很多物理實(shí)驗(yàn)。某同學(xué)利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，結(jié)合手機(jī)的傳感器功能測(cè)定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，?shí)驗(yàn)步驟如下：Ⅰ．實(shí)驗(yàn)前用游標(biāo)卡尺測(cè)出小球的直徑d＝10.00mmⅡ．實(shí)驗(yàn)裝置中固定軌道AB的末端水平，在軌道末端的安裝一光電門，光電門通過數(shù)據(jù)采集器與計(jì)算機(jī)相連，測(cè)量小球離開軌道時(shí)的速度.將小球從軌道的某高度處由靜止釋放，小球運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，打到豎直記錄屏MN上，記下落點(diǎn)位置。然后通過手機(jī)傳感器的測(cè)距功能，測(cè)量并記錄小球做平拋運(yùn)動(dòng)的水平距離x和豎直下落距離hⅢ．多次改變屏MN的水平距離x，使小球每次都從軌道的同一位置處由靜止釋放，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，記錄多組x、h數(shù)據(jù)，如下表所示實(shí)驗(yàn)順序12345x(cm)10.015.020.025.030.0x2(×10－2m2)1.002.254.006.259.00h(cm)4.8810.9619.5230.5343.92請(qǐng)根據(jù)上述數(shù)據(jù)，完成下列問題：(1)在答題卡給定的坐標(biāo)紙上做出x2－h(huán)的圖像______；(2)若光電計(jì)時(shí)器記錄的平均遮光時(shí)間t＝0.01s，根據(jù)上述圖像求得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮＝______m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)；(3)若實(shí)驗(yàn)中，每次記錄的h值均漏掉了小球的半徑，按照上述方法計(jì)算出的重力加速度大小與真實(shí)值相比是______。(填“偏大”、“偏小”