《（北京專用）高考物理一輪復(fù)習(xí) 第四章 曲線運(yùn)動 第5講 實(shí)驗(yàn)：探究平拋運(yùn)動課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（北京專用）高考物理一輪復(fù)習(xí) 第四章 曲線運(yùn)動 第5講 實(shí)驗(yàn)：探究平拋運(yùn)動課件（26頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第5講實(shí)驗(yàn)：探究平拋運(yùn)動知識梳理知識梳理實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理平拋運(yùn)動可以看做是兩個分運(yùn)動的合成:一是水平方向的勻速直線勻速直線運(yùn)動,其速度等于平拋物體運(yùn)動的初速度初速度;另一個是豎直方向的自由落體自由落體運(yùn)動。利用坐標(biāo)紙記下做平拋運(yùn)動的小球運(yùn)動時的若干不同位置,然后描出運(yùn)動軌跡。測出曲線上任一點(diǎn)的坐標(biāo)x和y,利用x=v0t和y=gt2就可求出小球的水平分速度,即平拋物體的初速度:v0=x。122gy1.關(guān)于平拋運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)中,下列說法正確的有()A.此實(shí)驗(yàn)需測出小球的直徑B.小球從槽上滾下的位置可以不同C.如斜槽末端O點(diǎn)的切線斜向下方,但實(shí)驗(yàn)者未發(fā)現(xiàn),而誤將小球的運(yùn)動當(dāng)成平拋處理,這

2、樣求出的初速度將偏小D.小球平拋運(yùn)動的坐標(biāo)系的原點(diǎn)O的位置應(yīng)取在斜槽中凹下處的最低點(diǎn)C答案答案C在“研究平拋運(yùn)動”的實(shí)驗(yàn)中,不需要測量小球直徑,選用的小球盡可能小些;每次小球要從同一位置由靜止釋放,才能保證每次平拋的初速度相等,因?qū)嶒?yàn)時是通過記錄小球多次平拋運(yùn)動中在不同位置的點(diǎn),然后連成拋物線作為平拋的軌跡,這就要求每次平拋的軌跡重合,故每次的初速度要保證相等;所建的坐標(biāo)系原點(diǎn)應(yīng)在槽末端上方小球球心處;如果末端切線不水平而斜向下,則小球在豎直方向有初速度,做自由落體處理進(jìn)行計算求得的時間比實(shí)際大,求出的水平速度將偏小。2.在做“研究平拋物體的運(yùn)動”的實(shí)驗(yàn)時,為了確定小球在不同時刻所通過的位置,

3、用如圖所示的裝置,將一塊平木板釘上復(fù)寫紙和白紙,豎直立于槽口前某處且和斜槽所在的平面垂直,使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止?jié)L下,小球撞在木板上留下點(diǎn)跡A;將木板向后移距離x,再使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止?jié)L下,小球撞在木板上留下點(diǎn)跡B;將木板再向后移距離x,小球再從斜槽上緊靠擋板處由靜止?jié)L下,再得到點(diǎn)跡C。若測得木板每次后移距離x=20.00cm,A、B間距離y1=4.70cm,B、C間距離y2=14.50cm。根據(jù)以上直接測得的物理量推導(dǎo)出小球初速度的計算公式為v0=(用題中所給字母表示);小球初速度值為2.00m/s。(g取9.80m/s2,結(jié)果保留三位有效數(shù)字)21gyy答案答案x2.0

4、021gyy解析解析木板每次后移距離等效于平拋物體的水平位移大小,因而打的A、B、C三點(diǎn)中相鄰兩點(diǎn)時間間隔相等,由y=gt2,得t=,所以初速度v0=x=x,代入數(shù)據(jù)得v0=2.00m/s。ygxtgy21gyy深化拓展深化拓展考點(diǎn)一考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)考點(diǎn)二考點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)拓展實(shí)驗(yàn)拓展深化拓展深化拓展考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)1.注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)(1)實(shí)驗(yàn)中必須保證通過斜槽末端點(diǎn)的切線水平,方木板必須處在豎直平面且與小球運(yùn)動軌跡所在的豎直平面平行,并使小球的運(yùn)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度地釋

5、放小球;(3)坐標(biāo)原點(diǎn)(小球做平拋運(yùn)動的起點(diǎn))不是槽口的端點(diǎn),應(yīng)是小球在槽口時球心在木板上的水平投影點(diǎn);(4)要在斜槽上適當(dāng)?shù)母叨柔尫判∏?使它水平拋出后其軌跡由木板左上角到達(dá)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(diǎn)遠(yuǎn)些的點(diǎn)來計算球的初速度,這樣可使結(jié)果的誤差較小。2.求小球平拋的初速度求小球平拋的初速度(1)以O(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn),用三角板在白紙上建立xOy坐標(biāo)系。(2)在軌跡上選取點(diǎn)M,并測出它的坐標(biāo)值(x,y),代入公式v=x/,計算水平初速度。(3)再在曲線上選取不同點(diǎn),重復(fù)步驟(2),測量、計算水平初速度,最后求出其平均值,即小球平拋初速度的測量值。2yg1-1在“研究平

6、拋運(yùn)動”的實(shí)驗(yàn)中:(1)為使小球水平拋出,必須調(diào)整斜槽,使其末端的切線成水平方向,檢查方法是:。(2)確定小球拋出點(diǎn)即坐標(biāo)原點(diǎn)O的方法是:把小球(設(shè)直徑為d)放在平直軌道的槽口處,用三角尺定出小球最高點(diǎn)在紙面上的投影,過投影點(diǎn)作豎直線的垂線(即水平線),找出水平線和豎直線的交點(diǎn),在交點(diǎn)之下為坐標(biāo)原點(diǎn)。(3)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)得到的軌跡是否準(zhǔn)確的一般方法是:。(4)某同學(xué)在做平拋物體的運(yùn)動實(shí)驗(yàn)中,忘記記下斜槽末端的位置O。A為物體運(yùn)動一段時間后的位置,根據(jù)如圖所示圖像,求出物體拋出點(diǎn)到A點(diǎn)的水平距離(g取10m/s2)()A.10cmB.5cmC.20cmD.不能確定答案答案(1)(2)(3)見解析(4)

7、A解析解析(1)將小球輕放在斜槽末端,若小球不向任何一方滾動,說明斜槽末端水平。(2)坐標(biāo)原點(diǎn)是小球靜止于斜槽末端時,球心的位置,故在題中所指交點(diǎn)下處即坐標(biāo)原點(diǎn)。(3)在畫出的x軸上從原點(diǎn)開始取相鄰等距離的若干點(diǎn),找出對應(yīng)軌跡曲線上的若干點(diǎn)A、B、C、D,再找對應(yīng)y軸上的點(diǎn)a、b、c、d,測出Oa、Ob、Oc、Od各段的長度,若有Oa Ob Oc Od=12 22 32 42成立,則所畫曲線較準(zhǔn)確。(4)由圖可知,小球在通過相鄰兩段AB、BC時,水平位移相同。在豎直方向上有y=0.25m-0.15m=gT2,所以T=0.1s,故平拋初速度v=m/s2dxT0.10.1=1.0m/s。設(shè)小球從拋

8、出點(diǎn)到A點(diǎn)時間為t,則gtT+gT2=0.15m,得t=0.1s,x=vt=0.1m=10cm。121-2如圖所示,在研究平拋物體的運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)中,用一張印有小方格的紙記錄軌跡,每個小方格的邊長l=1.25cm。若小球在平拋運(yùn)動途中的幾個位置為圖中的a、b、c、d幾點(diǎn),則小球平拋的初速度的計算式為v0=2(用l和g表示),其值是0.70m/s,小球在b點(diǎn)的速率是0.875m/s。(取g=9.8m/s2)答案答案20.70m/s0.875m/sglgl解析解析因小球在水平方向的運(yùn)動為勻速直線運(yùn)動,由圖中可看出相鄰兩點(diǎn)的水平距離均為2l,故每相鄰兩點(diǎn)之間的時間間隔是相等的,設(shè)為T,由于平拋運(yùn)動在豎直

9、方向是自由落體運(yùn)動,在水平方向是勻速直線運(yùn)動,根據(jù)運(yùn)動學(xué)知識可知:v0=s=gT2其中s=3l-2l=2l-l=l,所以T=代入式得v0=2=0.70m/s2lTsglggl小球運(yùn)動到b點(diǎn)時的豎直分速度vy=(中間時刻的瞬時速度等于整段時間的平均速度),小球在b點(diǎn)的速率vb=0.875m/s32lT32gl220yvv52gl考點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)拓展考點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)拓展本實(shí)驗(yàn)可以從以下方面考慮拓展:1.實(shí)驗(yàn)原理或方法的拓展;2.實(shí)驗(yàn)裝置的拓展。2-1某同學(xué)設(shè)計了一個研究平拋運(yùn)動的實(shí)驗(yàn),其裝置如圖所示。A是一塊水平放置的平板,其上有一組平行插槽(如圖中P0P0、P1P1、P2P2、),槽間距離均為d。將P0P0

10、置于斜槽末端的正下方,把貼有復(fù)寫紙和白紙的平板B垂直插入P1P1槽內(nèi),使小球從斜槽某一位置O無初速度釋放,并從斜槽末端水平飛出,沿垂直P1P1方向撞到B板的白紙上并留下痕跡點(diǎn)1。之后將B板依次插入P2P2、P3P3插槽內(nèi),并分別向紙面內(nèi)側(cè)平移距離d和2d,讓小球仍然從位置O無初速度釋放,并從斜槽末端水平飛出,沿垂直P1P1方向撞到B板的白紙上并依次留下痕跡點(diǎn)2和3。忽略空氣阻力的影響,下列說法中正確的是()A.在B板白紙上留下的痕跡點(diǎn)1、2、3排成一條豎直的直線B.在B板白紙上留下的痕跡點(diǎn)1、2之間和2、3之間的豎直距離相等C.小球做平拋運(yùn)動的過程中,每經(jīng)過相等時間,其動能改變量的大小相等D.

11、小球做平拋運(yùn)動的過程中,每經(jīng)過相等時間,其動量改變量的大小相等答案答案D由于之后B板依次插入P2P2、P3P3插槽內(nèi),并分別向紙面內(nèi)側(cè)平移距離d和2d,可知痕跡點(diǎn)1、2、3不在一條豎直線上,故A錯誤。由于小球豎直方向上做自由落體運(yùn)動,則相等時間內(nèi)小球豎直方向上的位移不相等,即痕跡點(diǎn)1、2之間和2、3之間的豎直距離不相等,故B錯誤。每經(jīng)過相等時間,小球下降的高度不同,根據(jù)動能定理知,重力做功不同,動能的改變量不等,故C錯誤。每經(jīng)過相等時間,小球速度的改變量相同,則動量改變量相同,故D正確。2-2某同學(xué)利用下述裝置對輕質(zhì)彈簧的彈性勢能進(jìn)行探究:一輕質(zhì)彈簧放置在光滑水平桌面上,彈簧左端固定,右端與一

12、小球接觸而不固連;彈簧處于原長時,小球恰好在桌面邊緣,如圖(a)所示。向左推小球,使彈簧壓縮一段距離后由靜止釋放;小球離開桌面后落到水平地面。通過測量和計算,可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能。圖(a)回答下列問題:(1)本實(shí)驗(yàn)中可認(rèn)為,彈簧被壓縮后的彈性勢能Ep與小球拋出時的動能Ek相等。已知重力加速度大小為g。為求得Ek,至少需要測量下列物理量中的ABC(填正確答案標(biāo)號)。A.小球的質(zhì)量mB.小球拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離sC.桌面到地面的高度hD.彈簧的壓縮量xE.彈簧原長l0(2)用所選取的測量值和已知量表示Ek,得Ek=。(3)圖(b)中的直線是實(shí)驗(yàn)測量得到的s-x圖線。從理論上可推出,如果

13、h不變,m增加,s-x圖線的斜率會減小減小(填“增大”、“減小”或24mgsh“不變”);如果m不變,h增加,s-x圖線的斜率會增大增大(填“增大”、“減小”或“不變”)。由圖(b)中給出的直線關(guān)系和Ek的表達(dá)式可知,Ep與x的2次方成正比。圖(b)答案答案(1)ABC(2)(3)減小增大224mgsh解析解析彈簧被壓縮后的彈性勢能等于小球拋出時的動能,即Ep=Ek=m。小球離開桌面后做平拋運(yùn)動,由平拋運(yùn)動規(guī)律,水平位移s=v0t,豎直高度h=gt2,得v0=s,動能Ek=m=,因此A、B、C正確。彈簧的彈性勢能Ep=Ek=,由理論推導(dǎo)可知Ep=k(x)2即k(x)2=,s=x,因此當(dāng)h不變時,m增加,其斜率減小,當(dāng)m不變時,h增加,其斜率增大,由圖線知sx,由Ek表達(dá)式知Eks2,則由Ep=Ek知Ep(x)2,即Ep與x的二次方成正比。1220v122gh1220v24mgsh24mgsh121224mgsh2hkmg