2025版高考物理全程一輪復(fù)習(xí)第四章曲線運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)五探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)學(xué)案

實(shí)驗(yàn)五探究平拋運(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(guò)描繪的平拋運(yùn)動(dòng)軌跡計(jì)算物體的初速度．一、實(shí)驗(yàn)思路由于物體是沿著水平方向拋出的，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只受到豎直向下的重力作用，因此我們可以嘗試將平拋運(yùn)動(dòng)分解為水平方向的分運(yùn)動(dòng)和豎直方向的分運(yùn)動(dòng)．二、實(shí)驗(yàn)器材1．探究平拋運(yùn)動(dòng)豎直分運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)器材：小錘一個(gè)、兩個(gè)相同的小鐵球、平拋豎落儀一個(gè)．2．探究平拋運(yùn)動(dòng)水平分運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)器材：斜槽、鋼球、白紙、復(fù)寫紙、鉛垂線、鉛筆、平拋鐵架臺(tái)(有背板及水平放置的可上下調(diào)節(jié)的擋板)．三、探究過(guò)程1．探究平拋運(yùn)動(dòng)豎直分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)(1)實(shí)驗(yàn)：如圖甲所示，用小錘擊打彈性金屬片后，A球沿水平方向拋出，做平拋運(yùn)動(dòng)；同時(shí)B球被松開，自由下落．A、B兩球同時(shí)開始運(yùn)動(dòng)，觀察兩球哪個(gè)先落地．分別改變小球距地面的高度和小錘擊打的力度，多次重復(fù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象．(2)分析：仔細(xì)觀察可以得知，不管小鋼球距地面的高度為多大，也不管小錘擊打金屬片的力度多大(小錘擊打金屬片的力度越大，小鋼球A水平拋出的初速度越大)，兩小鋼球每次都是同時(shí)落地．說(shuō)明兩小鋼球在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等，也就說(shuō)明了做平拋運(yùn)動(dòng)的物體在豎直方向上的分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)．2．探究平拋運(yùn)動(dòng)水平分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)(1)按照?qǐng)D乙所示安裝實(shí)驗(yàn)裝置．(2)將一張白紙和復(fù)寫紙固定在裝置的背板上．(3)調(diào)節(jié)斜槽M末端水平．(4)讓鋼球在斜槽中從某一高度滾下，從末端飛出后做平拋運(yùn)動(dòng)．鋼球落到傾斜的擋板上后，就會(huì)擠壓復(fù)寫紙，在白紙上留下印跡．(5)上下調(diào)節(jié)擋板N，通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，在白紙上記錄鋼球所經(jīng)過(guò)的多個(gè)位置．(6)用平滑曲線把這些印跡連接起來(lái)，就得到鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡．(7)根據(jù)軌跡確定水平分運(yùn)動(dòng)的規(guī)律①根據(jù)實(shí)驗(yàn)1得出的平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向分運(yùn)動(dòng)的自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，取“相等的時(shí)間間隔”．②根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)的位移公式h＝12gt2我們可以得出，在相鄰相等的時(shí)間間隔內(nèi)物體所發(fā)生的位移之比為1∶3∶5∶…∶(2n＋1)，那么我們就可以從坐標(biāo)系的縱軸上選取長(zhǎng)度分別為h，3h，5h的相鄰線段，即選取縱坐標(biāo)分別為h，4h，9h③在平拋的軌跡上找出水平分運(yùn)動(dòng)在相鄰相等的時(shí)間間隔里所到達(dá)的位置，例如O、A、B、C等點(diǎn)，就找出了水平分運(yùn)動(dòng)在相鄰相等的時(shí)間間隔內(nèi)所發(fā)生的位移．若相等時(shí)間內(nèi)水平方向的位移在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等，則水平分運(yùn)動(dòng)的規(guī)律是勻速直線運(yùn)動(dòng)．四、誤差分析(1)安裝斜槽時(shí)，其末端不水平．(2)鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)受空氣阻力影響．(3)鋼球每次滾下的初位置不相同．(4)建立坐標(biāo)系時(shí)，誤將斜槽口在背板上的投影點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)．五、注意事項(xiàng)(1)為了保證實(shí)驗(yàn)精度，必須保證背板處于豎直平面內(nèi)，使平拋軌道的平面靠近板面．(2)安裝斜槽時(shí)，其末端切線水平．(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)：坐標(biāo)原點(diǎn)不是槽口的端點(diǎn)，應(yīng)是小球出槽口時(shí)球心在背板上的投影點(diǎn)．考點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)例1某同學(xué)用如圖甲、乙所示裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)．(1)在圖甲所示的實(shí)驗(yàn)中，用小錘擊打彈性金屬片后，A球沿水平方向拋出，做平拋運(yùn)動(dòng)，同時(shí)B球被釋放，做自由落體運(yùn)動(dòng)．分別改變鋼球距地面的高度和小錘擊打的力度，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)鋼球總是同時(shí)落地，該現(xiàn)象說(shuō)明________________________________________________________________________．(2)在圖乙所示的實(shí)驗(yàn)裝置中，鋼球從斜槽M上釋放，鋼球飛出后做平拋運(yùn)動(dòng)．在裝置中有一個(gè)水平放置的可上下調(diào)節(jié)的傾斜擋板N，鋼球飛出后落在擋板上．實(shí)驗(yàn)前，先將一張白紙和復(fù)寫紙固定在裝置的背板上．鋼球落到擋板上后，就會(huì)擠壓復(fù)寫紙，在白紙上留下印跡．上下調(diào)節(jié)擋板，多次實(shí)驗(yàn)，就會(huì)在白紙上記錄鋼球運(yùn)動(dòng)軌跡上的多個(gè)位置．最后用平滑曲線將這些印跡連接起來(lái)，就可得到鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡．圖丙即為得到的一條軌跡，取拋出點(diǎn)O為原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系，在軌跡上取A、B、C三個(gè)點(diǎn)，O、A、B、C相鄰兩點(diǎn)間的水平和豎直距離分別為x1、y1，x2、y2，x3、y3.①本實(shí)驗(yàn)在操作過(guò)程中應(yīng)注意的事項(xiàng)有________________________________________________________________________________________________________________.(至少寫出兩條)②根據(jù)圖甲所示實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，取A、B、C三個(gè)點(diǎn)時(shí)在豎直方向上應(yīng)滿足______________．若水平方向上滿足________________，則說(shuō)明________________________________________________________________________．例2[2023·浙江6月]在“探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)中(1)用圖1裝置進(jìn)行探究，下列說(shuō)法正確的是________．A．只能探究平拋運(yùn)動(dòng)水平分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)B．需改變小錘擊打的力度，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)C.能同時(shí)探究平拋運(yùn)動(dòng)水平、豎直分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)(2)用圖2裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是________．A．斜槽軌道M必須光滑且其末端水平B．上下調(diào)節(jié)擋板N時(shí)必須每次等間距移動(dòng)C.小鋼球從斜槽M上同一位置靜止?jié)L下(3)用圖3裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，豎直擋板上附有復(fù)寫紙和白紙，可以記下鋼球撞擊擋板時(shí)的點(diǎn)跡．實(shí)驗(yàn)時(shí)豎直擋板初始位置緊靠斜槽末端，鋼球從斜槽上P點(diǎn)靜止?jié)L下，撞擊擋板留下點(diǎn)跡0，將擋板依次水平向右移動(dòng)x，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，擋板上留下點(diǎn)跡1、2、3、4.以點(diǎn)跡0為坐標(biāo)原點(diǎn)，豎直向下建立坐標(biāo)軸y，各點(diǎn)跡坐標(biāo)值分別為y1、y2、y3、y4.測(cè)得鋼球直徑為d，則鋼球平拋初速度v0為________．A．(x＋d2)g2C.(3x－d2)g2考點(diǎn)二探索創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)考向1實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新例3某物理小組利用如圖甲所示的裝置探究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，在斜槽軌道的末端安裝一個(gè)光電門，調(diào)節(jié)激光束與實(shí)驗(yàn)所用小鋼球的球心等高，斜槽末端切線水平，又分別在該裝置正上方A處和右側(cè)正前方B處安裝頻閃攝像頭進(jìn)行拍攝，鋼球從斜槽上的固定位置無(wú)初速度釋放，通過(guò)光電門后拋出，得到的頻閃照片如圖丙所示，O為拋出點(diǎn)，P為運(yùn)動(dòng)軌跡上某點(diǎn)，g取10m/s2.(1)用20分度游標(biāo)卡尺測(cè)得鋼球直徑如圖乙所示，則鋼球直徑d＝______mm.(2)在圖丙中，A處攝像頭所拍攝的頻閃照片為________(選填“a”或“b”)．(3)測(cè)得圖丙a中OP距離為89.10cm，b中OP距離為45.00cm，則鋼球平拋的初速度大小v0＝________m/s(結(jié)果保留兩位小數(shù))．(4)通過(guò)比較鋼球通過(guò)光電門的速度v與由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律解得的平拋初速度v0的關(guān)系，從而驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律．例4某學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)研究平拋運(yùn)動(dòng)，如圖甲所示．(1)當(dāng)a球從斜槽末端水平飛出時(shí)與b球離地面的高度均為H，此瞬間電路斷開使電磁鐵釋放b球，最終兩小球同時(shí)落地，改變H大小，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，a、b仍同時(shí)落地，該實(shí)驗(yàn)結(jié)果可表明________．A．兩小球落地速度的大小相同B．兩小球在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等C．a(chǎn)球在豎直方向的分運(yùn)動(dòng)與b球的運(yùn)動(dòng)相同D．a(chǎn)球在水平方向的分運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)(2)另一實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)裝置如圖乙所示，彎曲軌道AB固定在水平桌面上，在離軌道邊緣B不遠(yuǎn)處有一可移動(dòng)的豎直平面abcd，平面中心豎直線標(biāo)有刻度，0刻度線與桌面邊緣平齊．以邊緣B正下方的O點(diǎn)為原點(diǎn)建立水平x軸．實(shí)驗(yàn)時(shí)，將豎直平面移動(dòng)到x處，從固定立柱處由靜止釋放體積很小的鋼珠，鋼珠從B點(diǎn)離開后擊中中心豎直線某點(diǎn)，記錄刻度值y，改變x，重復(fù)實(shí)驗(yàn)．①研究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，下述條件對(duì)減小誤差沒有幫助的是________．A．彎曲軌道邊緣保持水平B．彎曲軌道盡量光滑C．保持豎直平面abcd與水平面垂直D．使用相同體積但質(zhì)量較大的小鋼珠②如圖所示的圖像中，能正確反映y與x的關(guān)系的是________．③若某次將鋼珠從固定立柱處由靜止釋放，記錄鋼珠擊中中心豎直線的刻度，記為y；將豎直平面向遠(yuǎn)離B方向平移10.00cm，再次將鋼珠從固定立柱處由靜止釋放，記錄鋼珠擊中中心豎直線的刻度為y1＝y(tǒng)＋5.02cm；將豎直平面再向遠(yuǎn)離B方向平移10.00cm，讓鋼珠從固定立柱處由靜止釋放，記錄鋼珠擊中中心豎直線的刻度為y2＝y(tǒng)＋19.84cm.鋼珠的初速度為v0＝________m/s.考向2數(shù)據(jù)處理的創(chuàng)新例5在做“探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)：(1)小鋼球拋出點(diǎn)的位置必須及時(shí)記錄在白紙上，然后從這一點(diǎn)畫水平線和豎直線作為x軸和y軸，豎直線是用________這一器材來(lái)確定的．(2)某同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到的軌跡如圖甲所示，由軌跡可知，豎直距離yOA∶yAB∶yBC＝______，tOA∶tAB∶tBC＝________，這表明豎直方向是初速度為________的________運(yùn)動(dòng)．(3)該同學(xué)在軌跡上選取間距較大的幾個(gè)點(diǎn)，測(cè)出其坐標(biāo)，并在如圖乙所示的直角坐標(biāo)系內(nèi)繪出了y-x2圖像，此平拋物體的初速度v0＝0.49m/s，則豎直方向的加速度g＝________m/s2.(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)考向3實(shí)驗(yàn)?zāi)康膭?chuàng)新例6[2024·廣東東莞1月期末](利用平拋運(yùn)動(dòng)測(cè)量流體流量)圖甲為某種瓶裝水電動(dòng)取水器，某實(shí)驗(yàn)小組利用平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律測(cè)量該取水器取水時(shí)的流量(單位時(shí)間流出水的體積)．實(shí)驗(yàn)方案如下：(1)利用游標(biāo)卡尺測(cè)量取水器出水管內(nèi)徑d，如圖乙所示，應(yīng)利用游標(biāo)卡尺_(dá)_______(選填圖乙中的字母代號(hào))部分進(jìn)行測(cè)量，讀數(shù)為________mm.(2)調(diào)節(jié)取水器管口方向，使取水器啟動(dòng)后，水從管口水平射出．(3)待水在空中形成穩(wěn)定的彎曲水柱后，緊貼水柱后方放置白底方格板(已知每個(gè)正方格的邊長(zhǎng)為L(zhǎng))，并利用手機(jī)對(duì)水柱拍攝照片，如圖丙所示．(4)已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，根據(jù)圖丙可以計(jì)算出水從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)所需要的時(shí)間為________(用L、g進(jìn)行表示)．(5)已知流量的決定式為Q＝S·v(其中S為水流的截面積，v為水流的速度大小)．由上述信息可得出取水器取水時(shí)的流量為________(用L、g、d進(jìn)行表示)．[解題心得]實(shí)驗(yàn)五探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)關(guān)鍵能力·分層突破例1解析：(1)A、B球從同一高度同時(shí)開始運(yùn)動(dòng)，同時(shí)落地，說(shuō)明A球在豎直方向的運(yùn)動(dòng)與B球在豎直方向的運(yùn)動(dòng)相同，即做平拋運(yùn)動(dòng)的物體，在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)；(2)①實(shí)驗(yàn)中要保持斜槽末端切線水平，使鋼球拋出時(shí)僅有水平速度；實(shí)驗(yàn)中每次都要讓鋼球從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下，保證鋼球拋出時(shí)具有相同的速度；②根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律知物體在豎直方向的位移y＝12gt2，則取A、B、C三點(diǎn)時(shí)在豎直方向應(yīng)滿足y1:y2∶y3＝1∶3∶5，若水平方向上有x1答案：(1)做平拋運(yùn)動(dòng)的物體，在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)(2)①實(shí)驗(yàn)中要保持斜槽末端切線水平；使鋼球每次從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下②y1:y2:y3＝1∶3∶5x1例2解析：(1)用圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置，只能探究平拋運(yùn)動(dòng)豎直分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，故AC錯(cuò)誤；在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，需要改變小錘擊打的力度，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，故B正確．故選B.(2)為了保證小球做平拋運(yùn)動(dòng)，需要斜槽末端水平，為了保證小球拋出時(shí)速度相等，每一次小球需要靜止從同一位置釋放，斜槽不需要光滑，故A錯(cuò)誤，C正確；上下調(diào)節(jié)擋板N時(shí)，不必每次等間距移動(dòng)，故B錯(cuò)誤．故選C.(3)豎直方向，根據(jù)y1＝12gt2水平方向x－d2＝v0t聯(lián)立可得v0＝(x－d2)g故A錯(cuò)誤；豎直方向，根據(jù)Δy＝y(tǒng)2－2y1＝gt2，水平方向x＝v0t，聯(lián)立可得v0＝xgy故B錯(cuò)誤；豎直方向根據(jù)y4＝12gt2水平方向4x－d2＝v0t聯(lián)立可得v0＝(4x－d2)g故D正確，C錯(cuò)誤．故選D.答案：(1)B(2)C(3)D例3解析：(1)根據(jù)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)律，該讀數(shù)為4mm＋0.05×9mm＝4.45mm.(2)在圖丙中，A處攝像頭所拍攝的頻閃照片顯示鋼球在水平方向上的分運(yùn)動(dòng)，而鋼球水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，可知，鋼球的像應(yīng)均勻分布，可知A處攝像頭所拍攝的頻閃照片為a.(3)圖丙a中OP距離為89.10cm，則有xOP＝v0t，b中OP距離為45.00cm，則有hOP＝12gt2，解得v0答案：(1)4.45(2)a(3)2.97例4解析：(1)兩小球落地時(shí)，a小球在豎直方向上的分速度與b小球的速度大小相同，則兩小球落地速度的大小不同，故A錯(cuò)誤；因兩小球從同一高度，同時(shí)運(yùn)動(dòng)，且同時(shí)落地，所以兩小球在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等，故B正確；a小球在豎直方向的分運(yùn)動(dòng)與b小球的運(yùn)動(dòng)相同，都是自由落體運(yùn)動(dòng)，故C正確；D錯(cuò)誤．故選BC.(2)①?gòu)澢壍肋吘壉３炙?，能保證小球離開軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，故對(duì)減小誤差有幫助，故A錯(cuò)誤；本實(shí)驗(yàn)只需要保證每次小球平拋的初速度相同即可，軌道光滑對(duì)減小實(shí)驗(yàn)誤差沒有幫助，故B正確；保持豎直平面abcd與水平面垂直，刻度值y才表示豎直位移，故對(duì)減小誤差有幫助，故C錯(cuò)誤；使用相同體積但質(zhì)量較大的小鋼珠，能減小空氣阻力的影響，小鋼珠的運(yùn)動(dòng)更接近平拋運(yùn)動(dòng)，故對(duì)減小誤差有幫助，故D錯(cuò)誤．故選B.②由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得x＝v0t，y＝12gt2聯(lián)立可得y＝g2v0可知y與x為開口向上的拋物線，而y與x2成正比是正比例函數(shù)，故A、B圖像錯(cuò)