新教材一輪復(fù)習(xí)魯科版第5章實驗6探究平拋運(yùn)動的特點學(xué)案

實驗六探究平拋運(yùn)動的特點

回顧教材重“四基”/

L判斷平拋運(yùn)動的軌跡是不是拋物線

(1)原理:若平拋運(yùn)動的軌跡是拋物線,則當(dāng)以拋出點為坐標(biāo)原點建在出角坐標(biāo)系后，軌跡上各點的坐標(biāo)

具有y=α√的關(guān)系,旦同一軌跡匕α是一個確定的值

(2)驗證方法

代人法:用刻度尺測E出幾個點的x、y坐標(biāo)化分別代入尸奴2中求出常數(shù)α.看計算得到的Mfl在誤差

允許的范圍內(nèi)是否是?個常.數(shù)

圖像法:建立六T2坐標(biāo)系,根據(jù)所測后的各個點的八y坐標(biāo)值分別計算出對應(yīng)y值的/值,在廣(坐

標(biāo)系中描點,連接各點看是否在一條直線上,并求出該直線的斜率即為α值

2.計算平拋運(yùn)動的初速度

L(1)平拋軌跡完整(即含有拋出點):在軌跡I：任取一點，測出該點離原點的水平位移X及豎直位移齊就

4數(shù)據(jù)分析卜-可求出初速度如.因X=t?∕.產(chǎn)十8氏故％=，/9

⑵平拋軌跡殘缺(即無拋出點)：如圖所示,在軌跡匕任取三點/、B、C,使4、B兩點間及8,C兩點間的

水平距離相等,由平學(xué)運(yùn)動的規(guī)律可知,乂、8兩點間與尻C兩點間所用時間相等,設(shè)為八則M=

%-陽產(chǎn)gH所以/=J與檢.所以初速度%=十=χ∕Z二Iz二

gJIK--ftAB

「注意事項」

1.斜槽安裝：實驗中必須調(diào)整斜槽末端切線水平，將小球放在斜槽末端水

平部分，若能使小球在平直軌道上的任意位置靜止，斜槽末端的切線就水平了。

2.方木板固定：方木板必須處于豎直平面內(nèi)，固定時要用重垂線檢查坐標(biāo)

紙豎線是否豎直。

3.小球釋放

(1)小球每次必須從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下。

(2)小球開始滾下的位置高度要適中，以使小球平拋運(yùn)動的軌跡由坐標(biāo)紙的

左上角一直到達(dá)右下角為宜。

4.坐標(biāo)原點：坐標(biāo)原點不是槽口的端點，而是小球出槽口時球心在木板上

的投影點。

5.初速度的計算：在軌跡上選取離坐標(biāo)原點O較遠(yuǎn)的一些點來計算初速度。

「誤差分析」

1.安裝斜槽時，其末端切線不水平，導(dǎo)致小球離開斜槽后不做平拋運(yùn)動產(chǎn)

生誤差。

2.建立坐標(biāo)系時，坐標(biāo)原點的位置確定不準(zhǔn)確，導(dǎo)致軌跡上各點的坐標(biāo)不

準(zhǔn)確產(chǎn)生誤差。

3.小球每次自由滾下時的起始位置不完全相同，導(dǎo)致軌跡出現(xiàn)誤差。

4.確定小球運(yùn)動的位置時，出現(xiàn)誤差。

5.量取軌跡上各點的坐標(biāo)時，出現(xiàn)誤差。

研析考點強(qiáng)“四翼”/

考點1實驗原理與實驗操作

典例（2019?北京高考）用如圖甲所示裝置研究平拋運(yùn)動。將白紙和復(fù)寫紙對

齊重疊并固定在豎直硬板上。鋼球沿斜槽軌道P?；潞髲?。點飛出，落在水

平擋板MN上。由于擋板靠近硬板一側(cè)較低，鋼球落在擋板上時，鋼球側(cè)面會

在白紙上擠壓出一個痕跡點。移動擋板，重新釋放鋼球，如此重復(fù)，白紙上將

留下一系列痕跡點。

⑴下列實驗條件必須滿足的有.

A.斜槽軌道光滑

B.斜槽軌道末端水平

C.擋板高度等間距變化

D.每次從斜槽上相同的位置無初速度釋放鋼球

⑵為定量研究，建立以水平方向為X軸、豎直方向為y軸的坐標(biāo)系。

①取平拋運(yùn)動的起始點為坐標(biāo)原點,將鋼球靜置于Q點,鋼球的（選

填“最上端”“最下端”或“球心”）對應(yīng)白紙上的位置即為坐標(biāo)原點；在確定

y軸時（選填“需要”或“不需要”）確保y軸與重垂線平行。

②若遺漏記錄平拋運(yùn)動軌跡的起始點也可按下述方法處理數(shù)據(jù)：如圖乙所

示，在軌跡上取A、5、C三點，A5和5C的水平間距相等且均為X,測得45

和5C的豎直間距分別是W和"，則（選填“大于”“等于”或“小

于"）|,可求得鋼球平拋的初速度大小為（已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?/p>

g,結(jié)果用上述字母表示）。

（3）伽利略曾研究過平拋運(yùn)動，他推斷：從同一炮臺水平發(fā)射的炮彈，如果

不受空氣阻力，不論它們能射多遠(yuǎn)，在空中飛行的時間都一樣。這實際上揭示

了平拋物體o

A.在水平方向上做勻速直線運(yùn)動

B.在豎直方向上做自由落體運(yùn)動

C.在下落過程中機(jī)械能守恒

（4）牛頓設(shè)想，把物體從高山上水平拋出，速度一次比一次大，落地點就一

次比一次遠(yuǎn)，如果速度足夠大，物體就不再落回地面，它將繞地球運(yùn)動，成為

人造地球衛(wèi)星。同樣是受地球引力，隨著拋出速度的增大，物體會從做平拋運(yùn)

動逐漸變?yōu)樽鰣A周運(yùn)動，請分析原因。

【自主解答】

解析：（1）斜槽的作用是提供一個恒定的水平速度，水平速度要求斜槽軌道

末端水平，B正確；速度大小恒定，則要求應(yīng)將鋼球每次從斜槽上相同的位置無

初速度釋放，對斜槽軌道是否光滑無要求，A錯誤，D正確；記錄平拋運(yùn)動的軌

跡時，對擋板高度變化無要求，C錯誤。

（2）①平拋運(yùn)動的起點是球心對應(yīng)的位置，確定y軸時，需要確保y軸平行

于重垂線。

②A5和BC的水平間距相等，由于鋼球在水平方向上的運(yùn)動是勻速直線運(yùn)

動，可推出45和5C的時間間隔相等；豎直方向是勻加速直線運(yùn)動，則y=vnt

+?2,若豎直初速度為0,位移之比是1：3;A點的豎直速度不為0,li>∣,

172?

XIg

y2-yι=gT2,UO=P求得00=『寸1±m(xù)。

(3)炮臺的豎直高度一定，炮彈在豎直方向上做自由落體運(yùn)動，下落時間相

同，A、C錯誤，B正確。

(4)物體的初速度較小時，運(yùn)動范圍很小，引力可以看成恒力—重力，做

平拋運(yùn)動；隨著物體初速度的增大，運(yùn)動范圍變大，引力不能再看成恒力；當(dāng)

物體的初速度達(dá)到第一宇宙速度時，物體繞地球做圓周運(yùn)動而成為地球衛(wèi)星。

答案：(I)BD⑵①球心需要②大于RJE??⑶B(4)見解析

考點2數(shù)據(jù)分析與誤差分析

典例在研究平拋運(yùn)動的實驗中，某同學(xué)只記錄了小球運(yùn)動途中4、5、C

三點的位置，取A點為坐標(biāo)原點，則各點的位置坐標(biāo)如圖所示(g取IomZS也

0IO2?「

A'：!XZCm

15

40

<y/cm

⑴為了準(zhǔn)確地描繪出平拋運(yùn)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

⑵小球平拋的初速度為m/So

⑶小球經(jīng)過B點時的速度為m∕so

(4)小球拋出點的位置坐標(biāo)為(cm,cm)0

【自主解答】

解析：(1)為了保證小球做平拋運(yùn)動的初速度相等，每次應(yīng)將小球從斜槽上

的同一位置由靜止釋放，斜槽軌道不一定需要光滑，故A正確，B錯誤；為了

保證小球的初速度水平，斜槽軌道末端必須水平，故C正確；小球平拋運(yùn)動的

時間可以根據(jù)豎直位移求出，不需要停表，故D錯誤。

⑵根據(jù)?y=gT2得

40-15-15一

T=×102s=0.1s

則平拋運(yùn)動的初速度為

X

Oo=亍=,0?1)m∕s=lm/so

(3)小球經(jīng)過B點時，豎直方向上的分速度為

V?Γ

vy=9T=,0.2)m∕s=2m/s

則B點的速度為

VB-yjvi+vy--?∕l2+22m∕s=?[sm/s。

(4)小球運(yùn)動到B點的時間為

Vv2

t==TKs=0.2s

g10

從拋出點到5點的水平位移為

X=Oof=0.2m=20cm

豎直位移為j=∣gr2=0.2m=20cm

所以小球拋出點位置的橫坐標(biāo)為

(IO-20)Cm=-IOcm

縱坐標(biāo)為(15—20)cm=-5cm

所以小球拋出點的位置坐標(biāo)為(一10Cm,-5cm)0

答案：⑴AC(2)1QNi(4)-10-5

考點3實驗的改進(jìn)與創(chuàng)新

典例如圖所示，將研究平拋運(yùn)動規(guī)律的實驗裝置放置在水平桌面上，利

用光電門傳感器和碰撞傳感器可測得小球的水平初速度和飛行時間，底板上的

標(biāo)尺可以測得水平位移。保持水平槽口距底板的高度∕t=0?420m不變。改變小

球在斜槽導(dǎo)軌上下滑的起始位置，測出小球做平拋運(yùn)動的初速度。0、飛行時間，

和水平位移d,記錄在表中。

光電門傳感器

斜槽叼、球

軌道

碰撞傳感器

ro∕(m?s^1)

t/ms

d/cm

(1)由表中數(shù)據(jù)可知，在h一定時，小球的水平位移d與其初速度00成

關(guān)系，與無關(guān)。

⑵一位同學(xué)計算出小球飛行時間的理論值t

ms,發(fā)現(xiàn)理論值與測量值之差約為3ms。經(jīng)檢查，實驗及測量無誤，其原因是

(3)另一位同學(xué)分析并糾正了上述偏差后，另做了這個實驗，竟發(fā)現(xiàn)測量值，

依然大于自己得到的理論值隔，但二者之差在3?