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1、实验五 探究平抛运动的特点热点一 实验原理与操作【典例1】在探究平抛运动的规律时,可以选用下列各种装置图,以下说法合理的是()A.选用装置1研究平抛物体竖直分运动,只能用眼睛看A、B两球是否同时落地B.选用装置2要获得细水柱所显示的平抛轨迹,弯管末端B不一定要水平C.选用装置3要获得钢球的平抛轨迹,每次不一定要从斜槽上同一位置由静止释放钢球D.除上述装置外,也能用数码照相机拍摄钢球做平抛运动每秒15帧的录像获得平抛轨迹【解题探究】(1)装置1中,判断A、B球是否同时落地的方法是什么?提示:用耳朵听来判断。(2)装置2中如何才能使水做平抛运动?提示:水的初速度水平。(3)装置3中小球平抛的初速度
2、有什么要求?提示:小球的初速度必须相同。【解析】选D。采用装置1研究平抛运动是用以验证平抛运动在竖直方向上做自由落体运动,要用耳听A、B球是否同时落地,而非看,A错;装置2中弯管流出的水近似做平抛运动,因此要求弯管末端一定要水平,B错;利用装置3研究平抛运动轨迹,要使钢球每次的运动轨迹相同,则平抛运动的初速度相同,应每次从斜槽上同一位置由静止释放钢球,C错;研究平抛运动时,也可以用数码相机对做平抛运动的钢球照相,通过频闪照片来研究,D对。热点二实验操作与数据处理【典例2】(1)（多选）在“探究平抛运动的规律”的实验中,下列操作正确的是()A.选距原点近一些的点来测量B.将斜槽的末端调为水平C.
3、利用拴在槽口处的重垂线,作出Oy轴,Ox轴与Oy轴垂直D.测出平抛小球的质量(2)在上述实验中,用一张印有小方格的纸来记录平抛物体的运动轨迹,如图所示,小方格的边长L=1.6 cm,若小球在平抛运动过程中的几个位置如图中的a、b、c、d所示,则小球平抛的初速度的计算式为v0=_(用L、g表示),其值是_(g取10 m/s2);小球在b点的速率是_(取两位有效数字)。【解题探究】(1)关于“探究平抛运动的规律”的实验,请回答:选距原点远一些的点来测量。将斜槽的末端调为水平。利用重垂线确定Oy轴,然后画出Ox轴。本实验不需要测出平抛小球的质量。(2)如何求出平抛初速度v0?提示:利用平抛运动的规律
4、求解。【解析】(1)为减小误差,应选距原点远一些的点来测量,A错误;为保证小球做平抛运动,应将斜槽的末端调为水平,B正确;画Ox、Oy轴的方法是利用拴在槽口处的重垂线,作出Oy轴,然后作Oy轴的垂线画出Ox轴,C正确;本实验不需要知道平抛小球的质量,D错误。(2)图中ab、bc、cd的水平位移相等,说明ab、bc、cd所用时间相等,根据匀变速直线运动的特点,x=aT2,则在竖直方向上有L=gt2,而水平方向上2L=v0t,联立两式得v0=2=2 m/s=0.80 m/s,小球在b点的竖直分速度vy=,联立得vy=1.5=0.60 m/s,小球在b点的合速度大小为v=1.0 m/s。答案:(1)
5、B、C(2)20.80 m/s1.0 m/s热点三创新型实验【典例3】如图所示,研究平抛运动规律的实验装置放置在水平桌面上,利用光电门传感器和碰撞传感器可测得小球的水平初速度和飞行时间,底板上的标尺可以测得水平位移。保持水平槽口距底板高度h=0.420 m不变。改变小球在斜槽导轨上下滑的起始位置,测出小球做平抛运动的初速度v0、飞行时间t和水平位移d,记录在表中。v0/ms-10.7411.0341.3181.584t/ms292.7293.0292.8292.9d/cm21.730.338.646.4(1)由表中数据可知,在h一定时,小球水平位移d与其初速度v0成_(选填“正比”或“反比”)
6、关系,与_无关。(2)一位同学计算出小球飞行时间的理论值t理=s289.8 ms,发现理论值与测量值之差约为3 ms。经检查,实验及测量无误,其原因是_。(3)另一位同学分析并纠正了上述偏差后,另做了这个实验,竟发现测量值t依然大于自己得到的理论值t理,但二者之差在37 ms之间,且初速度越大差值越小。对实验装置的安装进行检查,确认斜槽槽口与底座均水平,则导致偏差的原因是_。【创新点分析】实验器材变为光电门传感器和碰撞传感器,与现代实验室中的器材相配套。【解析】(1)由题表中数据可知,h一定时,小球的水平位移d与初速度v0成正比关系,与飞行时间t无关。(2)该同学计算时重力加速度g取的是10 m/s2,一般情况下应取9.8 m/s2,从而导致约3 ms的偏差。(3)小球直径过大、小球飞过光电门需要时间或光电门传感器置于槽口的内侧,使测量值大于理论值。答案:(1)正比飞行时间t(2)计算时重力加速度取值(10 m/s2)大于实际值(3)见解析