新高考物理一輪復(fù)習重難點練習實驗05 探究平拋運動的特點（原卷版）

實驗05探究平拋運動的特點1.知道平拋運動的特點是初速度水平，只有豎直方向受重力作用.2.知道平拋運動軌跡是拋物線，會在實驗中描繪其軌跡.3.會通過描繪的平拋運動軌跡計算物體的初速度．1．實驗思路用描跡法逐點畫出小鋼球做平拋運動的軌跡，判斷軌跡是否為拋物線并求出小鋼球的初速度．2．實驗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．實驗過程(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驗桌上，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)描繪運動軌跡：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動，小球落到傾斜的擋板上，擠壓復(fù)寫紙，會在白紙上留下印跡．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動的軌跡．(4)確定坐標原點及坐標軸：選定斜槽末端處小球球心在白紙上的投影的點為坐標原點O，從坐標原點O畫出豎直向下的y軸和水平向右的x軸．4．數(shù)據(jù)處理(1)判斷平拋運動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點A1、A2、A3…，把線段OA1的長度記為l，則OA2＝2l，OA3＝3l，由A1、A2、A3…向下作垂線，與軌跡交點分別記為M1、M2、M3…，若軌跡是一條拋物線，則各點的y坐標和x坐標之間應(yīng)該滿足關(guān)系式y(tǒng)＝ax2(a是待定常量)，用刻度尺測量某點的x、y兩個坐標值代入y＝ax2求出a，再測量其他幾個點的x、y坐標值，代入y＝ax2，若在誤差范圍內(nèi)都滿足這個關(guān)系式，則這條曲線是一條拋物線．(2)計算平拋物體的初速度情景1：若原點O為拋出點，利用公式x＝v0t和y＝eq\f(1,2)gt2即可求出多個初速度v0＝xeq\r(\f(g,2y))，最后求出初速度的平均值，這就是做平拋運動的物體的初速度．情景2：若原點O不是拋出點①在軌跡曲線上取三點A、B、C，使xAB＝xBC＝x，如圖所示．A到B與B到C的時間相等，設(shè)為T.②用刻度尺分別測出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(1)固定斜槽時，要保證斜槽末端的切線水平，以保證小球的初速度水平，否則小球的運動就不是平拋運動了．(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的速度相等．(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，球的球心在背板上的水平投影點．【典例1】（2021·四川省邛崍市高埂中學高三階段練習）某學習小組用實驗探究“平拋運動規(guī)律”。(1)甲同學采用如圖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B球被松開，自由下落，觀察到兩球同時落地，改變小錘打擊的力度，即改變A球被彈出時的速度，兩球仍然同時落地，這說明_______。(2)乙同學采用如圖2所示的裝置。用兩個相同的弧形軌道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，使兩小鐵球同時分別從軌道M、N的下端射出。實驗可觀察到的現(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)上述實驗，仍能觀察到相同的現(xiàn)象，這說明_________。(3)丙同學采用頻閃攝影的方法拍攝到如圖3所示的“小球做平拋運動”的照片。圖中每個小方格的邊長為2.5cm，分析可知，位置1_________（填“是”或“不是”）平拋運動的起點；該小球平拋運動的初速度大小為_________m/s（g取10m/s2）?！镜淅?】（2020·上海市嘉定區(qū)第一中學高三階段練習）某實驗小組自主開展實驗探究。用手機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量當?shù)氐闹亓铀俣?，實驗裝置如題圖1所示。(1)實驗室有乒乓球、小塑料球和小鋼球，其中最適合用作該實驗中下落物體的是______。(2)下列主要操作步驟的正確順序是______。（填寫各步驟前的序號）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手機固定在三角架上，調(diào)整好手機鏡頭的位置④打開手機攝像功能，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間間隔為SKIPIF1<0，由此測得重力加速度為______SKIPIF1<0（保留兩位小數(shù)）。(4)在某次實驗中，釋放小球時手稍有晃動，視頻顯示小球下落時偏離了豎直方向。從該視頻中截取圖片，能否用來測重力加速度？說明理由________?！镜淅?】（2022·全國·高三課時練習）為了探究平拋運動的規(guī)律，某同學用如圖（a）所示的裝置進行實驗。(1)為了準確地描繪出平拋運動的軌跡，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．本實驗必需的器材還有刻度尺和停表(2)甲同學按正確的操作完成實驗并描繪出平拋運動的軌跡，以平拋運動的初始位置O為坐標原點建立xOy坐標系，如圖（b）所示。從運動軌跡上選取多個點，根據(jù)其坐標值可以驗證軌跡符合y＝ax2的拋物線。若坐標紙中每個小方格的邊長為L，根據(jù)圖中M點的坐標值，可以求出a＝________，小球平拋運動的初速度v0＝________。（重力加速度為g）(3)乙同學不小心將記錄實驗的坐標紙弄破損，導(dǎo)致平拋運動的初始位置缺失。他選取軌跡中任意一點O為坐標原點，建立xOy坐標系（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，坐標紙中每個小方格的邊長仍為L，重力加速度為g。由此可知：小球從O點運動到A點所用時間t1與從A點運動到B點所用時間t2的大小關(guān)系為：t1________t2（選填“>”“<”或“＝”）；小球平拋運動的初速度v0＝________，小球平拋運動的初始位置坐標為________。(4)丙同學將實驗方案做了改變，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的墻上，把白紙和復(fù)寫紙附在墻上，記錄小球的落點。然后等間距地改變桌子與墻的距離，就可以得到多個落點。如果丙同學還有一把刻度尺，他是否可以計算出小球平拋時的初速度_______？并簡要闡述理由。_________【典例4】（2022·全國·高三專題練習）某同學利用圖（a）所示裝置研究平拋運動的規(guī)律。實驗時該同學使用頻閃儀和照相機對做平拋運動的小球進行拍攝，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，其上每個方格的邊長為SKIPIF1<0。該同學在實驗中測得的小球影像的高度差已經(jīng)在圖（b）中標出。完成下列填空：（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）（1）小球運動到圖（b）中位置A時，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?shù)刂亓铀俣鹊拇笮開__________SKIPIF1<0?！镜淅?】（2020·甘肅省靖遠縣第二中學高三階段練習）在“探究平拋運動的運動規(guī)律”的實驗中，可以描繪出小球平拋運動的軌跡，實驗簡要步驟如下：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點和過O點的豎直線。C．取下白紙，以O(shè)為原點，以豎直線為y軸建立坐標系，用平滑曲線畫平拋運動物體的軌跡。（1）完成上述步驟，將正確的答案填在橫線上。（2）上述實驗步驟的合理順序是______。（3）已知圖中小方格的邊長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點的豎直方向速度vb＝______。（用L、g表示）【典例6】（2022·全國·高三課時練習）（1）下列三個裝置圖都可以用來探究平拋運動的規(guī)律。a.用圖甲裝置實驗時，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.用圖乙裝置實驗時，為了獲得穩(wěn)定的細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）某同學用圖甲所示的實驗裝置進行實驗，得到