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1、实验五探究平抛运动的特点【素养目标】1.知道平抛运动的特点是初速度水平，只有竖直方向受重力作用.2.知道平抛运动轨迹是抛物线，会在实验中描绘其轨迹.3.会通过描绘的平抛运动轨迹计算物体的初速度必备知识自主落实一、实验思路由于物体是沿着水平方向抛出的，在运动过程中只受到竖直向下的重力作用，因此我们可以尝试将平抛运动分解为水平方向的分运动和竖直方向的分运动二、实验器材1探究平抛运动竖直分运动特点的实验器材：小锤一个、两个相同的小铁球、平抛竖落仪一个2探究平抛运动水平分运动特点的实验器材：斜槽、钢球、白纸、复写纸、铅垂线、铅笔、平抛铁架台(有背板及水平放置的可上下调节的挡板)三、探究过程1探究平抛运
2、动竖直分运动的特点(1)实验：如图甲所示，用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，做平抛运动；同时B球被松开，自由下落A、B两球同时开始运动，观察两球哪个先落地分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，多次重复这个实验，记录实验现象(2)分析：仔细观察可以得知，不管小钢球距地面的高度为多大，也不管小锤击打金属片的力度多大(小锤击打金属片的力度越大，小钢球A水平抛出的初速度越大)，两小钢球每次都是同时落地说明两小钢球在空中运动的时间相等，也就说明了做平抛运动的物体在竖直方向上的分运动是自由落体运动2探究平抛运动水平分运动的特点(1)按照图乙所示安装实验装置(2)将一张白纸和复写纸固定在装置的
3、背板上(3)调节斜槽M末端水平(4)让钢球在斜槽中从某一高度滚下，从末端飞出后做平抛运动钢球落到倾斜的挡板上后，就会挤压复写纸，在白纸上留下印迹(5)上下调节挡板N，通过多次实验，在白纸上记录钢球所经过的多个位置(6)用平滑曲线把这些印迹连接起来，就得到钢球做平抛运动的轨迹(7)根据轨迹确定水平分运动的规律根据实验1得出的平抛运动在竖直方向分运动的自由落体运动规律，取“相等的时间间隔”根据自由落体运动的位移公式hgt2我们可以得出，在相邻相等的时间间隔内物体所发生的位移之比为1：3：5：(2n1)，那么我们就可以从坐标系的纵轴上选取长度分别为h，3h，5h的相邻线段，即选取纵坐标分别为h，4h
4、，9h的三个点，如图所示在平抛的轨迹上找出水平分运动在相邻相等的时间间隔里所到达的位置，例如O，A，B，C等点，就找出了水平分运动在相邻相等的时间间隔内所发生的位移若相等时间内水平方向的位移在实验误差允许的范围内相等，则水平分运动的规律是匀速直线运动四、误差分析(1)安装斜槽时，其末端不水平(2)钢球做平抛运动时受空气阻力影响(3)钢球每次滚下的初位置不相同(4)建立坐标系时，误将斜槽口在背板上的投影点作为坐标原点五、注意事项(1)为了保证实验精度，必须保证背板处于竖直平面内，使平抛轨道的平面靠近板面(2)安装斜槽时，其末端切线水平(3)小球每次必须从斜槽上同位置由静止滚下(4)坐标原点：坐标
5、原点不是槽口的端点应是小球出槽口时球心在背板上的投影点关键能力精准突破考点一教材原型实验例1 某同学用如图甲、 乙所示装置研究平抛运动的特点(1)在图甲所示的实验中，用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，做平抛运动，同时B球被释放，做自由落体运动分别改变钢球距地面的高度和小锤击打的力度，多次重复实验，发现两个钢球总是同时落地，该现象说明_(2)在图乙所示的实验装置中，钢球从斜槽M上释放，钢球飞出后做平抛运动在装置中有一个水平放置的可上下调节的倾斜挡板N，钢球飞出后落在挡板上实验前，先将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上钢球落到挡板上后，就会挤压复写纸，在白纸上留下印迹上下调节挡板，多次实
6、验，就会在白纸上记录钢球运动轨迹上的多个位置最后用平滑曲线将这些印迹连接起来，就可得到钢球做平抛运动的轨迹图丙即为得到的一条轨迹，取抛出点O为原点建立直角坐标系，在轨迹上取A、B、C三个点，O、A、B、C相邻两点间的水平和竖直距离分别为x1、y1；x2、y2；x3、y3.本实验在操作过程中应注意的事项有_.(至少写出两条)根据图甲所示实验的结论，取A、B、C三个点时在竖直方向上应满足_若水平方向上满足_，则说明_解题心得针 对 训 练1.2022浙江1月在“研究平抛运动”实验中，以小钢球离开轨道末端时球心位置为坐标原点O，建立水平与竖直坐标轴让小球从斜槽上离水平桌面高为h处静止释放，使其水平抛
7、出，通过多次描点可绘出小球做平抛运动时球心的轨迹，如图1所示.在轨迹上取一点A，读取其坐标(x0，y0)下列说法正确的是_(单选)A实验所用斜槽应尽量光滑B画轨迹时应把所有描出的点用平滑的曲线连接起来C求平抛运动初速度时应读取轨迹上离原点较远的点的数据根据题目所给信息，小球做平抛运动的初速度大小v0_(单选)ABCx0Dx0在本实验中要求小球多次从斜槽上同一位置由静止释放的理由是_2用如图甲所示装置研究平抛运动，将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上，钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点水平飞出，落在水平挡板MN上由于挡板靠近硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点移动
8、挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点(1)(多选)下列实验条件必须满足的有_A斜槽轨道光滑B斜槽轨道末端水平C挡板高度等间距变化D每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球(2)为定量研究，建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系取平抛运动的起始点为坐标原点，将钢球静置于Q点，钢球的_(选填“最上端”“最下端”或“球心”)对应白纸上的位置即为原点若遗漏记录平抛轨迹的起始点，如图乙所示在轨迹上取A、B、C三点，AB和BC的水平间距相等且均为x，测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2，则_(选填“”“”或“例2解析：(1)根据胡克定律Fkx，可得k，弹簧的劲度系数可由弹簧的伸长
9、量x和弹力即弹簧测力计的示数F进行计算(2)此实验是利用平抛运动测量小球的初速度，因此弹簧右端每次都要压到同一位置，使小球平抛的初速度恒定，小球做平抛运动时，水平方向上有xv0t.竖直方向上，有ygt2，解得v0x，所以应分别测出小球几次飞出后的水平位移x和竖直高度y.答案：(1)弹簧测力计的示数F弹簧的伸长量xk(2)同一水平位移x竖直高度yv0x例3解析：(1)竖直方向用铅垂线确定，因为小球在竖直方向所受的重力是竖直向下的(2)由轨迹可知，竖直距离yOA：yAB：yBC1：3：5；由于水平距离xOAxABxBC，则tOAtABtBC，所以1：1：1；在连续相等的时间内，竖直方向的位移之比为
10、1：3：5：，表明竖直方向是初速度为零的匀加速运动，O点就是抛出点(3)由于竖直方向有ygt2，水平方向有xv0t，则平抛运动的轨迹方程为yx2，则斜率 m120 m1，解得g9.60 m/s2.答案：(1)铅垂线(2)1：3：51：1：1零匀加速(3)9.60例4解析：(1)小球和轨道间的摩擦影响的是初速度v0，不会对本实验造成误差，故A错误；小球平抛运动过程中受到的空气阻力会影响实验结果，属于系统误差，故B正确；轨道末端未调水平会使小球的运动变成斜上抛或斜下抛，造成的误差属于系统误差，故C错误；测量长度时的读数误差属于偶然误差，故D正确(2)利用t算出四组数据对应的时间，求平均值后为t0.293 s，根据hgt2，代入时间t的值，可得g9.78 m/s2.答案：(1)BD(2)9.783解析：(1)实验中A细管的作用是给饮料瓶内输入空气，使两管上端口压强差恒定，从而使喷嘴射出水流速度不变(2)为“研究平抛运动”，所以需要测量的物理量有：喷嘴直径d，喷嘴到水流落地点的水平距离x，喷嘴到地面的竖直高度h.(3)射出水流做平抛运动，所以有：在水平方向有xv0t在竖直方向有hgt2，解得v0x，流量表达式为Qv0Sv0()2x答案：(1)保持从喷嘴射出水流速度不变或保持A管口压强等于大气压强(2)喷嘴直径d，喷嘴到水流落地点的水平距离x，喷嘴到地面的竖直高度h(3)x