【名師一號】2011屆高考物理一輪復(fù)習(xí)精品資料 實驗5 研究平拋物體的運動

1、實驗五研究平拋物體的運動第一關(guān)：基礎(chǔ)關(guān)展望高考基 礎(chǔ) 知 識（一）實驗?zāi)康模?）用描跡法描出平拋物體的運動軌跡.（2）求出平拋物體的初速度 （二）實驗原理（1）平拋運動可以看作是由兩個分運動合成，一個是在水平方向上的勻速直線運動，其速度等于平拋物體運動的初速度，另一個是在豎直方向上的自由落體運動. （2）在水平分運動中，運用x=v·t；在豎直分運動中，運用y=gt2或y=gT2.（三）實驗器材斜槽（附擋球板和重錘線）、水準儀、小鋼球、木板、豎直固定支架、刻度尺、三角板、白紙、圖釘、定點用的有孔卡片、重錘線、鉛筆等.（四）實驗步驟（1）描述平拋物體運動的軌跡將斜槽放在桌面上，讓其末端伸

2、出桌面邊緣外.借助水準儀調(diào)節(jié)末端，使槽末端切線水平，隨之將其固定，如圖所示.用圖釘將白紙釘在木板上，讓木板左上方靠近槽口處桌面邊緣，用支架將木板豎直固定，使小球滾下飛出槽口后的軌跡平面跟板面平行. 將小球飛出斜槽末端時的球心位置水平投影到白紙上描點O，并過O沿重錘線用直尺描出豎直方向. 選擇鋼球從槽上滾下的合適初位置Q，在Q點放上擋球板. 將小球從斜槽上釋放，用中心有孔的卡片靠在紙面上并沿紙面移動，當飛行的小球順利地穿過卡片小孔時，在小孔靠近紙面所在處做記號；重復(fù)該步驟，描下至少5個不同位置的對應(yīng)點 把白紙從木板上取下來，將前面描述的一系列點用平滑的曲線連接起來，即為小球平拋運動的軌跡.（2）

3、求小球平拋的初速度以O(shè)為坐標原點，用三角板在白紙上建立xOy坐標系.在軌跡上選取點M，并測出它的坐標值（x，y），代入公式計算水平初速度.再在曲線上選取不同點，重復(fù)步驟（2），測量、計算水平初速度，最后求出其平均值，即為小球平拋初速度的測量值.第二關(guān)：技法關(guān)解讀高考解 題 技 法一、實驗操作技巧技法講解1.實驗中必須保證通過斜槽末端端點的切線水平，木板必須處在豎直平面內(nèi)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，每次都從擋板處無初速釋放小球.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

4、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.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.典例剖析例1在做“研究平拋運動”的實驗時，讓小球多次沿同一軌道運動，通過描點法畫小球做平拋運動的軌跡.為了能較準確地描繪運動軌跡，下面列出了一些操作要求，將你認為正確的選項前面的字母填在橫線上：_.（a）通過調(diào)節(jié)使斜槽的末端保持水平 （b）每次釋放小球的位置必須不同 （c）每次必須由靜止釋放小球（d）記錄小球位置用的木條（或凹槽）每次必須嚴格地等距離下降（e）小球運動時不應(yīng)與木板上的白紙（

5、或方格紙）相接觸（f）將球的位置記錄在紙上后，取下紙，用直尺將點連成折線解析：只有斜槽的末端保持水平，小球才具有水平初速度，其運動才是平拋運動.每次由靜止釋放小球，是為了使小球有相同的初速度.如果小球在運動過程中與木板上的白紙相接觸就會改變它的運動，便不是平拋運動.故（a）（c）（e）選項正確.（b）選項中，每次釋放小球的位置必須相同，以保證小球有相同的水平初速度.（d）選項中，因平拋運動豎直分運動是自由落體運動，是加速運動，在相同時間里，隨著運動的進行，位移越來越大，因此木條下降的距離不應(yīng)是等距的.（f）應(yīng)將各點用平滑的曲線連接起來.答案：(a)(c)(e)二、利用平拋運動兩分運動的特點求初

6、速度、軌跡上某點的速率、確定拋出點坐標技法講解（1）水平方向：x=v0t豎直方向：y=gt2,vy=gt（2）軌跡上某點的速率（3）若取連續(xù)相等的時間間隔T，豎直方向連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)位移之差等于常數(shù).即y=gT2（4）豎直方向的一段分位移，中間時刻的瞬時速度等于這段時間內(nèi)的平均速度.典例剖析例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，小方格的邊長l=1.25 cm.若小球在平拋運動途中的幾個位置如圖中的a、b、c、d所示，則小球平拋的初速度的計算式為（用l和g表示）_，其值是_（g=9.8 m/s2），小球在b點的速率是_.解析：平拋運動可分解為水平方向的

7、勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動即初速度為零的勻加速直線運動.當應(yīng)用公式v0=sx/t，sy=gt2/2時，必須已知（或從圖中得到）從拋出點開始算起的水平位移sx和豎直位移sy.本題通過分析圖象可知，a點不是拋出點，所以不能用上式求，但a、b、c、d每相鄰兩點之間的時間間隔是相等的，設(shè)為T，又根據(jù)勻變速直線運動連續(xù)相等時間內(nèi)位移差s=at2可得s=gT2l=v0=2l/T=0.70 m/s.對b點來說，其豎直分速度b的速率答案：0.70 m/s0.875 m/s第三關(guān)：訓(xùn)練關(guān)笑對高考隨 堂 訓(xùn) 練1.如圖所示，在研究平拋運動時，小球沿軌道滑下，離開軌道末端（末端水平）時，撞開輕質(zhì)接觸式開關(guān)

8、S，被電磁鐵吸住的小球B同時自由下落，改變整個裝置的高度H做同樣的實驗，發(fā)現(xiàn)位于同一高度的A、B兩球總是同時落地，該實驗現(xiàn)象說明了A球離開軌道后（）水平方向的分運動是勻速直線運動B.水平方向的分運動是勻加速直線運動C.豎直方向的分運動是自由落體運動D.豎直方向的分運動是勻速直線運動解析：A球平拋的同時，B球自由下落，有兩球在同一高度上，又兩球總是同時落地，這只能說明A球在拋出后豎直方向上的分運動是自由落體運動，但不能說明A球的水平分運動是勻速直線運動，解題時千萬不能憑主觀想象來判斷.答案：C2.安裝實驗裝置的過程中，斜槽末端的切線必須是水平的，這樣做的目的是()A.保證小球飛出時，速度既不太大

9、，也不太小B.保證小球飛出時，初速度水平C.保證小球在空中運動的時間每次都相等D.保證小球運動的軌跡是一條拋物線解析：實驗為研究平拋運動的規(guī)律.答案：B3.某研究性學(xué)習(xí)小組在做“探究平拋物體運動規(guī)律”的實驗時，通過描點法畫出小球平拋運動的軌跡，并求出平拋運動的初速度.實驗裝置如圖所示.關(guān)于這個實驗，以下說法中正確的是（） A.小球釋放的初始位置越高越好B.每次小球要從同一高度由靜止釋放C.實驗前要用重垂線檢查坐標紙上的豎線是否豎直D.小球的平拋運動要靠近木板但不接觸解析：在做“探究平拋物體運動規(guī)律”的實驗中，初始位置的高低對選取軌跡有影響要求小球每次都要從同一高度由靜止釋放，以確保小球以同樣大

10、小的初速度平拋.實驗前用重垂線檢查坐標紙上的豎線是否豎直，是為了保證在處理數(shù)據(jù)時縱橫坐標正確表達小球的水平和豎直方向上的位移.另外小球做平拋運動時要靠近木板，但不能與木板接觸，若與木板接觸，會使小球與木板之間產(chǎn)生摩擦而影響測量精度.答案：BCD 4.如圖為研究小球的平拋運動時拍攝的閃光照片的一部分，其背景是邊長為5 cm的小方格，重力加速度g取10 m/s2.由圖可知：小球從A點運動到B點經(jīng)歷的時間_（填“小于”、“等于”或“大于”）從B點運動到C點經(jīng)歷的時間；照相機的閃光頻率為_Hz；小球拋出時的初速度大小為_m/s 解析:該實驗考查的是平拋運動中閃光照片圖象.從A、B、C三點之間的水平間距

11、相等可以看出B是A、C兩點之間的中點時刻，在豎直方向上由h=gT2可以得出閃光周期為0.1 s,所以閃光頻率為10 Hz，拋出時候的初速度為2.5 m/s.答案:等于102.55.在做“研究平拋物體的運動”的實驗中，為了確定小球在不同時刻所通過的位置，實驗時用如下圖所示的裝置，先將斜槽軌道的末端調(diào)整水平，在一塊平木板表面釘上復(fù)寫紙和白紙，并將該木板豎直立于槽口附近處.使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放，小球撞到木板并在白紙上留下痕跡A；將木板向遠離槽口平移距離x，再使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放，小球撞在木板上得到痕跡B；又將木板再向遠離槽口平移距離x，小球再從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放，

12、再得到痕跡C.若測得木板每次移動距離x=10.00 cm,A、B間距離y1=4.78 cm,B、C間距離y2=14.58 cm.（g取9.80 m/s2）（1）根據(jù)以上直接測量的物理量得小球初速度為v0=_（用題中所給字母表示）.（2）小球初速度的測量值為_m/s.（保留兩位有效數(shù)字）.答案:(1) (2)1.06.利用單擺驗證小球平拋運動規(guī)律，設(shè)計方案如圖所示，在懸點O正下方有水平放置的熾熱的電熱絲P，當懸線擺至電熱絲處時能輕易被燒斷；MN為水平木板，已知懸線長為L,懸點到木板的距離OO=h(h>L).(1)電熱絲P必須放在懸點正下方的理由是：_-.(2)將小球向左拉起后自由釋放，最后小球落到木板上的C點,OC=s，則小球做平拋運動的初速度為v0=_.(3)在其他條件不變的情況下，若改變釋放小球時懸線與豎直方向的夾角,小球落點與O點的水平距離s將隨之改變，經(jīng)多次實驗，以s2為縱坐標,cos為橫坐標，得到如圖所示圖象.則當=30°時,s為_m;若懸線長L=1.0 m.懸點到木板間的距離OO為_m.解析：(1)單擺小球做圓周運動，到達最低點時，速度沿水平方向與圓弧軌跡相切，而此時懸線（半徑）與速度垂直，沿豎直方向，在此時燒斷懸線，恰能使小球沿水平方向拋出，所以要把電熱絲p放在懸點O的正下方.（2）小