（北京專用）2019版高考物理一輪復習第四章曲線運動第5講實驗：探究平拋運動課件

1、第5講實驗：探究平拋運動2知識梳理知識梳理實驗裝置實驗裝置3實驗原理實驗原理平拋運動可以看做是兩個分運動的合成:一是水平方向的勻速直線勻速直線運動,其速度等于平拋物體運動的初速度初速度;另一個是豎直方向的自由落體自由落體運動。利用坐標紙記下做平拋運動的小球運動時的若干不同位置,然后描出運動軌跡。測出曲線上任一點的坐標x和y,利用x=v0t和y=gt2就可求出小球的水平分速度,即平拋物體的初速度:v0=x。122gy41.關(guān)于平拋運動的實驗中,下列說法正確的有()A.此實驗需測出小球的直徑B.小球從槽上滾下的位置可以不同C.如斜槽末端O點的切線斜向下方,但實驗者未發(fā)現(xiàn),而誤將小球的運動當成平拋處

2、理,這樣求出的初速度將偏小D.小球平拋運動的坐標系的原點O的位置應(yīng)取在斜槽中凹下處的最低點C5答案答案C在“研究平拋運動”的實驗中,不需要測量小球直徑,選用的小球盡可能小些;每次小球要從同一位置由靜止釋放,才能保證每次平拋的初速度相等,因?qū)嶒灂r是通過記錄小球多次平拋運動中在不同位置的點,然后連成拋物線作為平拋的軌跡,這就要求每次平拋的軌跡重合,故每次的初速度要保證相等;所建的坐標系原點應(yīng)在槽末端上方小球球心處;如果末端切線不水平而斜向下,則小球在豎直方向有初速度,做自由落體處理進行計算求得的時間比實際大,求出的水平速度將偏小。62.在做“研究平拋物體的運動”的實驗時,為了確定小球在不同時刻所通

3、過的位置,用如圖所示的裝置,將一塊平木板釘上復寫紙和白紙,豎直立于槽口前某處且和斜槽所在的平面垂直,使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止?jié)L下,小球撞在木板上留下點跡A;將木板向后移距離x,再使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止?jié)L下,小球撞在木板上留下點跡B;將木板再向后移距離x,小球再從斜槽上緊靠擋板處由靜止?jié)L下,再得到點跡C。若測得木板每次后移距離x=20.00cm,A、B間距離y1=4.70cm,B、C間距離y2=14.50cm。根據(jù)以上直接測得的物理量推導出小球初速度的計算公式為v0=(用題中所給字母表示);小球初速度值為2.00m/s。(g取9.80m/s2,結(jié)果保留三位有效數(shù)字)21gyy7答案

4、答案x2.0021gyy8解析解析木板每次后移距離等效于平拋物體的水平位移大小,因而打的A、B、C三點中相鄰兩點時間間隔相等,由y=gt2,得t=,所以初速度v0=x=x,代入數(shù)據(jù)得v0=2.00m/s。ygxtgy21gyy9深化拓展深化拓展考點一考點一實驗的注意事項實驗的注意事項考點二考點二實驗拓展實驗拓展10深化拓展深化拓展考點一實驗的注意事項考點一實驗的注意事項1.注意事項注意事項(1)實驗中必須保證通過斜槽末端點的切線水平,方木板必須處在豎直平面且與小球運動軌跡所在的豎直平面平行,并使小球的運動靠近木板但不接觸;(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擋板,每次都

5、從擋板處無初速度地釋放小球;(3)坐標原點(小球做平拋運動的起點)不是槽口的端點,應(yīng)是小球在槽口時球心在木板上的水平投影點;(4)要在斜槽上適當?shù)母叨柔尫判∏?使它水平拋出后其軌跡由木板左上角到達右下角,這樣可以減小測量誤差;11(5)要在平拋軌跡上選取距O點遠些的點來計算球的初速度,這樣可使結(jié)果的誤差較小。2.求小球平拋的初速度求小球平拋的初速度(1)以O(shè)為坐標原點,用三角板在白紙上建立xOy坐標系。(2)在軌跡上選取點M,并測出它的坐標值(x,y),代入公式v=x/,計算水平初速度。(3)再在曲線上選取不同點,重復步驟(2),測量、計算水平初速度,最后求出其平均值,即小球平拋初速度的測量值

6、。2yg121-1在“研究平拋運動”的實驗中:(1)為使小球水平拋出,必須調(diào)整斜槽,使其末端的切線成水平方向,檢查方法是:。(2)確定小球拋出點即坐標原點O的方法是:把小球(設(shè)直徑為d)放在平直軌道的槽口處,用三角尺定出小球最高點在紙面上的投影,過投影點作豎直線的垂線(即水平線),找出水平線和豎直線的交點,在交點之下為坐標原點。(3)驗證實驗得到的軌跡是否準確的一般方法是:。(4)某同學在做平拋物體的運動實驗中,忘記記下斜槽末端的位置O。A為物體運動一段時間后的位置,根據(jù)如圖所示圖像,求出物體拋出點到A點的水平距離(g取10m/s2)()13A.10cmB.5cmC.20cmD.不能確定答案答

7、案(1)(2)(3)見解析(4)A14解析解析(1)將小球輕放在斜槽末端,若小球不向任何一方滾動,說明斜槽末端水平。(2)坐標原點是小球靜止于斜槽末端時,球心的位置,故在題中所指交點下處即坐標原點。(3)在畫出的x軸上從原點開始取相鄰等距離的若干點,找出對應(yīng)軌跡曲線上的若干點A、B、C、D,再找對應(yīng)y軸上的點a、b、c、d,測出Oa、Ob、Oc、Od各段的長度,若有Oa Ob Oc Od=12 22 32 42成立,則所畫曲線較準確。(4)由圖可知,小球在通過相鄰兩段AB、BC時,水平位移相同。在豎直方向上有y=0.25m-0.15m=gT2,所以T=0.1s,故平拋初速度v=m/s2dxT0

8、.10.115=1.0m/s。設(shè)小球從拋出點到A點時間為t,則gtT+gT2=0.15m,得t=0.1s,x=vt=0.1m=10cm。12161-2如圖所示,在研究平拋物體的運動的實驗中,用一張印有小方格的紙記錄軌跡,每個小方格的邊長l=1.25cm。若小球在平拋運動途中的幾個位置為圖中的a、b、c、d幾點,則小球平拋的初速度的計算式為v0=2(用l和g表示),其值是0.70m/s,小球在b點的速率是0.875m/s。(取g=9.8m/s2)答案答案20.70m/s0.875m/sglgl17解析解析因小球在水平方向的運動為勻速直線運動,由圖中可看出相鄰兩點的水平距離均為2l,故每相鄰兩點之

9、間的時間間隔是相等的,設(shè)為T,由于平拋運動在豎直方向是自由落體運動,在水平方向是勻速直線運動,根據(jù)運動學知識可知:v0=s=gT2其中s=3l-2l=2l-l=l,所以T=代入式得v0=2=0.70m/s2lTsglggl18小球運動到b點時的豎直分速度vy=(中間時刻的瞬時速度等于整段時間的平均速度),小球在b點的速率vb=0.875m/s32lT32gl220yvv52gl19考點二實驗拓展考點二實驗拓展本實驗可以從以下方面考慮拓展:1.實驗原理或方法的拓展;2.實驗裝置的拓展。202-1某同學設(shè)計了一個研究平拋運動的實驗,其裝置如圖所示。A是一塊水平放置的平板,其上有一組平行插槽(如圖中

10、P0P0、P1P1、P2P2、),槽間距離均為d。將P0P0置于斜槽末端的正下方,把貼有復寫紙和白紙的平板B垂直插入P1P1槽內(nèi),使小球從斜槽某一位置O無初速度釋放,并從斜槽末端水平飛出,沿垂直P1P1方向撞到B板的白紙上并留下痕跡點1。之后將B板依次插入P2P2、P3P3插槽內(nèi),并分別向紙面內(nèi)側(cè)平移距離d和2d,讓小球仍然從位置O無初速度釋放,并從斜槽末端水平飛出,沿垂直P1P1方向撞到B板的白紙上并依次留下痕跡點2和3。忽略空氣阻力的影響,下列說法中正確的是()21A.在B板白紙上留下的痕跡點1、2、3排成一條豎直的直線B.在B板白紙上留下的痕跡點1、2之間和2、3之間的豎直距離相等C.小

11、球做平拋運動的過程中,每經(jīng)過相等時間,其動能改變量的大小相等D.小球做平拋運動的過程中,每經(jīng)過相等時間,其動量改變量的大小相等22答案答案D由于之后B板依次插入P2P2、P3P3插槽內(nèi),并分別向紙面內(nèi)側(cè)平移距離d和2d,可知痕跡點1、2、3不在一條豎直線上,故A錯誤。由于小球豎直方向上做自由落體運動,則相等時間內(nèi)小球豎直方向上的位移不相等,即痕跡點1、2之間和2、3之間的豎直距離不相等,故B錯誤。每經(jīng)過相等時間,小球下降的高度不同,根據(jù)動能定理知,重力做功不同,動能的改變量不等,故C錯誤。每經(jīng)過相等時間,小球速度的改變量相同,則動量改變量相同,故D正確。232-2某同學利用下述裝置對輕質(zhì)彈簧的

12、彈性勢能進行探究:一輕質(zhì)彈簧放置在光滑水平桌面上,彈簧左端固定,右端與一小球接觸而不固連;彈簧處于原長時,小球恰好在桌面邊緣,如圖(a)所示。向左推小球,使彈簧壓縮一段距離后由靜止釋放;小球離開桌面后落到水平地面。通過測量和計算,可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能。圖(a)回答下列問題:24(1)本實驗中可認為,彈簧被壓縮后的彈性勢能Ep與小球拋出時的動能Ek相等。已知重力加速度大小為g。為求得Ek,至少需要測量下列物理量中的ABC(填正確答案標號)。A.小球的質(zhì)量mB.小球拋出點到落地點的水平距離sC.桌面到地面的高度hD.彈簧的壓縮量xE.彈簧原長l0(2)用所選取的測量值和已知量表示Ek,得Ek=。(3)圖(b)中的直線是實驗測量得到的s-x圖線。從理論上可推出,如果h不變,m增加,s-x圖線的斜率會減小減小(填“增大”、“減小”或24mgsh25“不變”);如果m不變,h增加,s-x圖線的斜率會增大增大(填“增大”、“減小”或“不變”)。由圖(b)中給出的直線關(guān)系和Ek的表達式可知,Ep與x的2次方成正比。圖(b)答案答案(1)ABC(2)(3)減小增大224mgsh26解析解析彈簧被壓縮后的彈性勢能等于小球拋出時的動能,即Ep=Ek=m。小球離開桌面后做平拋運動,由平拋運動規(guī)律,水平位移s=