（浙江选考）2020版高考物理一轮复习实验4研究平抛运动课件.pptx

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1、实验4 研究平抛运动,注意事项,教材研读,考点一 实验原理与实验操作,考点二 实验数据处理与误差分析,考点三 实验拓展与实验创新,考点突破,教材研读,注意事项 1.斜槽末端的切线必须水平。 2.方木板必须处在竖直面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行,并 使小球的运动靠近木板但不接触。 3.坐标原点(小球做平抛运动的起点)不是槽口的端点,应是小球在槽口 时其球心在木板上的水平投影点。,4.如果是用白纸,则应以小球在槽口时其球心在木板上的水平投影点为 坐标原点,在斜槽末端悬挂重垂线,先根据重垂线方向确定y轴方向,再用 三角板画出水平线作为x轴,建立直角坐标系。 5.每次小球应从斜槽上的同一位置由

2、静止开始滚下。 6.在平抛轨道上选取距O点远些的点来计算小球的初速度,这样可使结 果的误差较小。,考点一 实验原理与实验操作,考点突破,1.实验中必须调整斜槽末端的切线水平(检验是否水平的方法是:将小球放在斜槽末端任一位置,看其是否能静止)。 2.方木板必须处于竖直平面内,要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直。 3.小球每次必须从斜槽上同一位置由静止滚下。 4.坐标原点不是槽口的端点,应是小球出槽口时球心在木板上的投影点。 5.小球开始滚下的位置高度要适中,以使小球平抛运动的轨迹由坐标纸 的左上角一直到达右下角为宜。 6.在轨迹上选取离坐标原点O点较远的一些点来计算初速度。,例1 (2017浙江4

3、月选考,17,5分)在“研究平抛运动”实验中: (1)图1是横挡条卡住平抛小球,用铅笔标注小球最高点,确定平抛运动轨 迹的方法。坐标原点应选小球在斜槽末端时 的位置。图1,A.球心 B.球的上端 C.球的下端 (2)(多选)在此实验中,下列说法正确的是 。 A.斜槽轨道必须光滑 B.记录的点应适当多一些 C.要用光滑曲线把所有的点连接起来 D.y轴的方向根据重垂线确定 (3)图2是利用图1装置实验时拍摄的小球做平抛运动的频闪照片,由照 片可判断实验操作的错误是 。,图2 A.释放小球时初速度不为0 B.释放小球的初始位置不同 C.斜槽末端不水平,(4)图3是利用稳定的细水柱显示平抛运动轨迹的装

4、置,其中正确的是 。图3,答案 (1)A (2)BD (3)C (4)B,解析 (1)坐标原点应选小球在斜槽末端时球心的位置,所以选A。 (2)在此实验中,不要求斜槽轨道必须光滑,只要能够保证将小球从同一 位置静止释放,即使轨道粗糙,摩擦力做功是相同的,小球离开斜槽末端 时的速度就是一样的,选项A错误。记录的点适当多一些,能够保证描点 误差较小,光滑曲线并不能通过所有的点,选项B正确、C错误。y轴必须 沿竖直方向,可用重垂线确定,选项D正确。 (3)由图可知小球做斜抛运动,这是由斜槽末端不水平导致的,故选C。 (4)瓶中插入另一根吸管,目的是保证水流流速不随瓶内水面下降而减 小,从而能够得到稳

5、定的细水柱,所以选B。,变式1 (多选)在“研究平抛运动”实验中,测平抛运动的初速度时产 生误差,与误差无关的是 ( AF ) A.弧形槽与球间有摩擦 B.弧形槽末端切线不水平 C.小球受空气阻力 D.小球每次自由滚下的初始位置不同 E.实验所用小球为轻质小球 F.坐标原点不在抛出点,解析 只要让小球从同一高度、无初速度开始运动,即使球与槽之间存在摩擦力,也能保证小球做平抛运动的初速度相同,因此,弧形槽与球间有摩擦不会造成实验误差,故A符合题意;当斜槽末端切线不水平时,小球脱离槽口后并非做平抛运动,所以会有误差产生,故B不符合题意;小球受空气阻力,导致其在水平方向上不是匀速运动,所以会产生误差

6、,故C不符合题意;若小球每次自由滚下的初始位置不同,则平抛轨迹不同,在确定平抛轨迹上的点时,会产生误差,故D不符合题意;实验小球为轻质小球,空气阻力对小球影响较大,对初速度有影响,故E不符合题意;只要小球做平抛运动,可根据描出的轨迹求初速度,与坐标原点的选择无关,故F符合题意。,变式2 在“研究平抛运动”实验中,让钢球在斜槽轨道上由静止开始 滑下,通过槽口后做平拋运动,记录运动轨迹上的一个位置。让钢球再 次从斜槽轨道上滑下,再次记录运动轨迹上的另一个位置。经过多次操 作得到钢球所经过的多个位置,连起来得到钢球做平抛运动的轨迹。 (1)下列说法正确的是 。 A.斜槽末端必须水平 B.钢球与斜槽轨

7、道间的摩擦力一定要小到可忽略不计 C.不必保证钢球每次都从轨道上同一位置滑下,(2)某次实验中,由于斜槽末端到竖直墙壁的距离较近,钢球从槽口拋出 后做平抛运动,击中了墙壁上的某点P,如图所示,现测得槽口到竖直墙 壁的距离为x,P点与槽口末端的高度差为H,钢球直径为D(钢球直径相 对于水平位移不可忽略)。重力加速度为g,则此次实验中钢球做平抛运 动的水平位移为 ;离开槽口时的初速度大小为 。,答案 (1)A (2)x-,考点二 实验数据处理与误差分析,1.判断曲线是否是抛物线 (1)代数计算法:将所测量的各个点的x、y坐标分别代入y=ax2,看计算得 到的a值在误差允许的范围内是否是一个常数。

8、(2)图像法:建立y-x2坐标系,根据所测量的各个点的x、y坐标值分别计算 出对应的y值和x2值,在y-x2坐标系中描点,拟合各点看是否在一条直线 上,求出该直线的斜率即为a值。,2.求平抛运动的初速度 若抛出点已知,则只需读出小球从原点到某时刻所处位置的水平位移x 和竖直位移y,代入v0=x 求出初速度。 若抛出点未知,但已知相邻记录点间的时间间隔均为T,可以在竖直方向 根据匀加速直线运动的规律,由y=gT2求得T,再在水平方向根据匀速直 线运动规律,由v0= 求得初速度。,3.误差分析 (1)斜槽末端没有调水平,小球离开斜槽后不做平抛运动。 (2)确定小球运动的位置时不准确。 (3)量取轨

9、迹上各点坐标时不准确。,例2 用如图所示的装置完成“研究平抛运动”的实验: (1)除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外,下列器材中还需要(填选项前字母)。 A.打点计时器 B.停表 C.重垂线 D.天平 E.弹簧测力计,(2)(多选)下列关于本实验的说法中正确的是 。 A.斜槽末端可以不水平 B.建立坐标系时,应该用重垂线确定y轴 C.应使小球每次从斜槽上相同的位置由静止滑下 D.在描绘小球运动的轨迹时,应该用一条折线把所有的点都连接起来 (3)某同学根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的一段运动 轨迹,图中水平方向与竖直方向每小格的长度均代表0.1 m,小球在运动,过程中的几个位置如图

10、中的a、b、c所示,则小球从a运动到b所用的时 间t= s,小球做平抛运动的初速度v0= m/s。(g取10 m/s2),答案 (1)C (2)BC (3)0.1 2,解析 (1)还需要重垂线,确保小球抛出后在竖直面内运动,C正确。 (2)斜槽末端不水平,小球初速度将不会沿水平方向,不做平抛运动,A错 误;建立坐标系时,应该用重垂线确定y轴,B正确;应使小球每次从斜槽上 相同的位置由静止滑下,使其到达斜槽末端时的初速度相等,平抛运动 的轨迹相同,C正确;在描绘小球运动的轨迹时,应用平滑曲线连接各点, D错误。 (3)根据y=gT2,由题图可得T= = s=0.1 s,则初速度v0= = = m

11、/s=2 m/s。,变式3 图1是“研究平抛物体运动”的实验装置图,通过描点画出小球 的平抛运动轨迹。 (1)(多选)以下是实验过程中的一些做法, 其中合理的有 。 a.安装斜槽轨道,要使其末端保持水平 b.每次释放小球的初始位置可以任意选择 c.每次应从同一位置由静止释放小球 d.为描出小球的运动轨迹,描绘的点可以用折线连接,(2)实验得到小球的平抛运动轨迹,在轨迹上取一些点,以平抛起点O为 坐标原点,测量它们的水平坐标x和竖直坐标y,图2中y-x2图像能说明小 球平抛运动轨迹为抛物线的是 。图2,(3)图3是某同学根据实验画出的小球平抛运动的轨迹,O为平抛的起点,在轨迹上任取三点A、B、C

12、,测得A、B两点竖直坐标y1为5.0 cm、y2为 45.0 cm,A、B两点水平间距x为40.0 cm。则小球的初速度v0为 m/s,若C点的竖直坐标y3为60.0 cm,则小球在C点的速度vC为 m/s(结果保留两位有效数字,g取10 m/s2)。,考点三 实验拓展与实验创新,例3 某同学设计了一个探究平抛运动特点的实验装置。如图所示,在 水平桌面上固定放置一个斜面,把桌子搬到竖直墙的附近,把白纸和复 写纸附在墙上。第一次让桌子紧靠墙壁,从斜面上某一位置由静止释放 钢球,在白纸上得到痕迹A,以后每次将桌子向后移动相同的距离x,每次 都让钢球从斜面的同一位置滚下,重复以上的操作,依次在白纸上

13、留下 痕迹A、B、C、D,测得BC、CD间的距离分别为y1和y2。,(1)为了完成实验,除了题中和图中所示的器材外,还必须用到以下哪个 器材 。 A.秒表 B.刻度尺 C.天平 (2)小钢球离开水平桌面时的速度是 。(用g、x、y1和y2表示),答案 (1)B (2)x,解析 在竖直方向上,根据y=gT2,得T= ,则小钢球离开水平桌面 的速度v0= =x ,可知还需要的器材是刻度尺。,变式4 某物理实验小组利用如图所示装置测量小球做平抛运动的初 速度。在地面上沿抛出的速度方向水平放置一把刻度尺,让悬挂在抛出 点处的重锤的投影落在刻度尺的零刻度线处,则利用小球在刻度尺上的 落点位置,就可以直观

14、地得到小球做平抛运动 的初速度。下列各图表示四位同学在刻度尺 旁边分别制作出的速度标尺(图中P点为重锤 的投影位置),其中正确的是 ( ),解析 设小球做平抛运动的竖直位移为h,由h= gt2,得t= ;在水平方 向有x=v0t,得v0= ,即平抛运动的水平位移x=v0 ,可见x与v0成正比,在 速度标尺上的速度值应该是均匀分布的,选项A正确。,变式5 假设未来在一个未知星球上用如图甲所示的装置研究平抛运 动的规律。悬点O正下方P点处有水平放置的炽热电热丝,当悬线摆至 电热丝处时会轻易被烧断,小球由于惯性将向前飞出做平抛运动,现采 用频闪数码照相机连续拍摄小球。在有坐标纸的背景屏前,拍下了小球

15、 在做平抛运动过程中的多张照片,经合成后,得到的照片如图乙所 示。a、b、c、d为连续四次拍下的小球位置,已知照相机每隔0.10 s闪 拍一次,照片大小如图中坐标所示,又知该照片的长度与实际背景屏的 长度之比为14,则:,(1)由以上信息,可知a点 (选填“是”或“不是”)小球的抛出点; (2)由乙图信息,可以推算出该星球表面的重力加速度为 m/s2;,(3)由乙图信息,可以算出小球做平抛运动的初速度是 m/s; (4)由乙图信息,可以算出小球在b点时的速度是 m/s。(此空保 留3位有效数字),答案 (1)是 (2)8 (3)0.8 (4)1.13,解析 (1)因为竖直方向上连续相等时间内的位移之比是1357, 符合初速度为零的匀变速直线运动特点,由此可知小球在a点时的竖直 分速度为零,a点是小球的抛出点。 (2)该照片的长度与实际背景屏的长度之比为14,可得乙图中一个小 方格的边长代表的实际长度l=4 cm,竖直方向上有y=2l=gT2,解得g= = m/s2=8 m/s2。 (3)小球在水平方向做匀速直线运动,v0= = m/s=0.8 m/s。 (4)小球在b点时的竖直分速度 vyb= = m/s=0.8 m/s, 则小球在b点时的速度 vb= =0.8 m/s1.13 m/s。,