新高考物理一輪復(fù)習(xí)重難點(diǎn)練習(xí)實(shí)驗(yàn)05 探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)（原卷版）

實(shí)驗(yàn)05探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)1.知道平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)是初速度水平，只有豎直方向受重力作用.2.知道平拋運(yùn)動(dòng)軌跡是拋物線，會(huì)在實(shí)驗(yàn)中描繪其軌跡.3.會(huì)通過描繪的平拋運(yùn)動(dòng)軌跡計(jì)算物體的初速度．1．實(shí)驗(yàn)思路用描跡法逐點(diǎn)畫出小鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，判斷軌跡是否為拋物線并求出小鋼球的初速度．2．實(shí)驗(yàn)器材末端水平的斜槽、背板、擋板、復(fù)寫紙、白紙、鋼球、刻度尺、重垂線、三角板、鉛筆等．3．實(shí)驗(yàn)過程(1)安裝、調(diào)整背板：將白紙放在復(fù)寫紙下面，然后固定在裝置背板上，并用重垂線檢查背板是否豎直．(2)安裝、調(diào)整斜槽：將固定有斜槽的木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，用平衡法檢查斜槽末端是否水平，也就是將小球放在斜槽末端直軌道上，小球若能靜止在直軌道上的任意位置，則表明斜槽末端已調(diào)水平，如圖．(3)描繪運(yùn)動(dòng)軌跡：讓小球在斜槽的某一固定位置由靜止?jié)L下，并從斜槽末端飛出開始做平拋運(yùn)動(dòng)，小球落到傾斜的擋板上，擠壓復(fù)寫紙，會(huì)在白紙上留下印跡．取下白紙用平滑的曲線把這些印跡連接起來，就得到小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡．(4)確定坐標(biāo)原點(diǎn)及坐標(biāo)軸：選定斜槽末端處小球球心在白紙上的投影的點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)O，從坐標(biāo)原點(diǎn)O畫出豎直向下的y軸和水平向右的x軸．4．?dāng)?shù)據(jù)處理(1)判斷平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是不是拋物線如圖所示，在x軸上作出等距離的幾個(gè)點(diǎn)A1、A2、A3…，把線段OA1的長(zhǎng)度記為l，則OA2＝2l，OA3＝3l，由A1、A2、A3…向下作垂線，與軌跡交點(diǎn)分別記為M1、M2、M3…，若軌跡是一條拋物線，則各點(diǎn)的y坐標(biāo)和x坐標(biāo)之間應(yīng)該滿足關(guān)系式y(tǒng)＝ax2(a是待定常量)，用刻度尺測(cè)量某點(diǎn)的x、y兩個(gè)坐標(biāo)值代入y＝ax2求出a，再測(cè)量其他幾個(gè)點(diǎn)的x、y坐標(biāo)值，代入y＝ax2，若在誤差范圍內(nèi)都滿足這個(gè)關(guān)系式，則這條曲線是一條拋物線．(2)計(jì)算平拋物體的初速度情景1：若原點(diǎn)O為拋出點(diǎn)，利用公式x＝v0t和y＝eq\f(1,2)gt2即可求出多個(gè)初速度v0＝xeq\r(\f(g,2y))，最后求出初速度的平均值，這就是做平拋運(yùn)動(dòng)的物體的初速度．情景2：若原點(diǎn)O不是拋出點(diǎn)①在軌跡曲線上取三點(diǎn)A、B、C，使xAB＝xBC＝x，如圖所示．A到B與B到C的時(shí)間相等，設(shè)為T.②用刻度尺分別測(cè)出yA、yB、yC，則有yAB＝y(tǒng)B－yA，yBC＝y(tǒng)C－yB.③yBC－yAB＝gT2，且v0T＝x，由以上兩式得v0＝xeq\r(\f(g,yBC－yAB)).5．注意事項(xiàng)(1)固定斜槽時(shí)，要保證斜槽末端的切線水平，以保證小球的初速度水平，否則小球的運(yùn)動(dòng)就不是平拋運(yùn)動(dòng)了．(2)小球每次從槽中的同一位置由靜止釋放，這樣可以確保每次小球拋出時(shí)的速度相等．(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)，球的球心在背板上的水平投影點(diǎn)．【典例1】（2021·四川省邛崍市高埂中學(xué)高三階段練習(xí)）某學(xué)習(xí)小組用實(shí)驗(yàn)探究“平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律”。(1)甲同學(xué)采用如圖1所示的裝置。用小錘打擊彈性金屬片，金屬片把A球沿水平方向彈出，同時(shí)B球被松開，自由下落，觀察到兩球同時(shí)落地，改變小錘打擊的力度，即改變A球被彈出時(shí)的速度，兩球仍然同時(shí)落地，這說明_______。(2)乙同學(xué)采用如圖2所示的裝置。用兩個(gè)相同的弧形軌道M、N分別于發(fā)射小鐵球P、Q，其中N的末端與光滑水平面相切，兩軌道上端分別裝有電磁鐵C、D，調(diào)節(jié)電磁鐵C、D的高度，使AC=BD，現(xiàn)將小鐵球P、Q分別吸在電磁鐵C、D上，切斷電源，使兩小鐵球同時(shí)分別從軌道M、N的下端射出。實(shí)驗(yàn)可觀察到的現(xiàn)象應(yīng)是_____________；保持AC=BD，僅僅改變弧形軌道M在豎直方向的位置，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，仍能觀察到相同的現(xiàn)象，這說明_________。(3)丙同學(xué)采用頻閃攝影的方法拍攝到如圖3所示的“小球做平拋運(yùn)動(dòng)”的照片。圖中每個(gè)小方格的邊長(zhǎng)為2.5cm，分析可知，位置1_________（填“是”或“不是”）平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)；該小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小為_________m/s（g取10m/s2）?！镜淅?】（2020·上海市嘉定區(qū)第一中學(xué)高三階段練習(xí)）某實(shí)驗(yàn)小組自主開展實(shí)驗(yàn)探究。用手機(jī)拍攝物體自由下落的視頻，得到分幀圖片，利用圖片中小球的位置來測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，?shí)驗(yàn)裝置如題圖1所示。(1)實(shí)驗(yàn)室有乒乓球、小塑料球和小鋼球，其中最適合用作該實(shí)驗(yàn)中下落物體的是______。(2)下列主要操作步驟的正確順序是______。（填寫各步驟前的序號(hào)）①把刻度尺豎直固定在墻上②捏住小球，從刻度尺旁靜止釋放③手機(jī)固定在三角架上，調(diào)整好手機(jī)鏡頭的位置④打開手機(jī)攝像功能，開始攝像(3)停止攝像，從視頻中截取等間隔的三幀圖片，由三張圖片讀出小球所在位置的刻度分別為SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0；已知所截取的圖片相鄰兩幀之間的時(shí)間間隔為SKIPIF1<0，由此測(cè)得重力加速度為______SKIPIF1<0（保留兩位小數(shù)）。(4)在某次實(shí)驗(yàn)中，釋放小球時(shí)手稍有晃動(dòng)，視頻顯示小球下落時(shí)偏離了豎直方向。從該視頻中截取圖片，能否用來測(cè)重力加速度？說明理由________?！镜淅?】（2022·全國·高三課時(shí)練習(xí)）為了探究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，某同學(xué)用如圖（a）所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(1)為了準(zhǔn)確地描繪出平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，下列要求合理的是________。A．小球每次必須從斜槽上同一位置由靜止釋放B．斜槽軌道必須光滑C．斜槽軌道末端必須水平D．本實(shí)驗(yàn)必需的器材還有刻度尺和停表(2)甲同學(xué)按正確的操作完成實(shí)驗(yàn)并描繪出平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，以平拋運(yùn)動(dòng)的初始位置O為坐標(biāo)原點(diǎn)建立xOy坐標(biāo)系，如圖（b）所示。從運(yùn)動(dòng)軌跡上選取多個(gè)點(diǎn)，根據(jù)其坐標(biāo)值可以驗(yàn)證軌跡符合y＝ax2的拋物線。若坐標(biāo)紙中每個(gè)小方格的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，根據(jù)圖中M點(diǎn)的坐標(biāo)值，可以求出a＝________，小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度v0＝________。（重力加速度為g）(3)乙同學(xué)不小心將記錄實(shí)驗(yàn)的坐標(biāo)紙弄破損，導(dǎo)致平拋運(yùn)動(dòng)的初始位置缺失。他選取軌跡中任意一點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立xOy坐標(biāo)系（x軸沿水平方向、y軸沿豎直方向），如圖（c）所示。在軌跡中選取A、B兩點(diǎn)，坐標(biāo)紙中每個(gè)小方格的邊長(zhǎng)仍為L(zhǎng)，重力加速度為g。由此可知：小球從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)所用時(shí)間t1與從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)所用時(shí)間t2的大小關(guān)系為：t1________t2（選填“>”“<”或“＝”）；小球平拋運(yùn)動(dòng)的初速度v0＝________，小球平拋運(yùn)動(dòng)的初始位置坐標(biāo)為________。(4)丙同學(xué)將實(shí)驗(yàn)方案做了改變，如圖（d）所示，他把桌子搬到墻的附近，調(diào)整好儀器，使從斜槽軌道滾下的小球打在正對(duì)的墻上，把白紙和復(fù)寫紙附在墻上，記錄小球的落點(diǎn)。然后等間距地改變桌子與墻的距離，就可以得到多個(gè)落點(diǎn)。如果丙同學(xué)還有一把刻度尺，他是否可以計(jì)算出小球平拋時(shí)的初速度_______？并簡(jiǎn)要闡述理由。_________【典例4】（2022·全國·高三專題練習(xí)）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SKIPIF1<0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，其上每個(gè)方格的邊長(zhǎng)為SKIPIF1<0。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。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___________SKIPIF1<0，豎直分量大小為___________SKIPIF1<0；（2）根據(jù)圖（b）中數(shù)據(jù)可得，當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊拇笮開__________SKIPIF1<0。【典例5】（2020·甘肅省靖遠(yuǎn)縣第二中學(xué)高三階段練習(xí)）在“探究平拋運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，可以描繪出小球平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)要步驟如下：A．讓小球多次從______釋放，在一張印有小方格的紙上記下小球經(jīng)過的一系列位置，如圖中a、b、c、d所示。B．按圖安裝好器材，注意______，記下平拋初位置O點(diǎn)和過O點(diǎn)的豎直線。C．取下白紙，以O(shè)為原點(diǎn)，以豎直線為y軸建立坐標(biāo)系，用平滑曲線畫平拋運(yùn)動(dòng)物體的軌跡。（1）完成上述步驟，將正確的答案填在橫線上。（2）上述實(shí)驗(yàn)步驟的合理順序是______。（3）已知圖中小方格的邊長(zhǎng)L＝1.25cm，則小球平拋的初速度為v0＝______（用L、g表示），其值是______。（取g＝9.8m/s2）（4）b點(diǎn)的豎直方向速度vb＝______。（用L、g表示）【典例6】（2022·全國·高三課時(shí)練習(xí)）（1）下列三個(gè)裝置圖都可以用來探究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。a.用圖甲裝置實(shí)驗(yàn)時(shí)，要獲得鋼球的平拋軌跡，每次一定要將鋼球從斜槽上____________（填：“同一位置”或“不同位置”）由靜止釋放；b.用圖乙裝置實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了獲得穩(wěn)定的細(xì)水柱以顯示平拋軌跡，豎直管上端A一定要_________（填：“高于”或“低于”）水面；（2）某同學(xué)用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到