新教材同步备课2024春高中物理第5章抛体运动3.实验：探究平抛运动的特点学生用书新人教版必修第二册.docVIP

3．实验：探究平抛运动的特点

1．探究平抛运动竖直分运动的特点。

2．探究平抛运动水平分运动的特点。

类型一实验原理与操作

【典例1】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)下列实验条件必须满足的有________。

A．斜槽轨道光滑

B．斜槽轨道末段水平

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。

a．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；在确定y轴时________(选填“需要”或“不需要”)y轴与重垂线平行。

b．若遗漏记录平抛轨迹的起始点，也可按下述方法处理数据：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y1y2________(选填“大于”“等于”或“小于”)13。可求得钢球平抛的初速度v0大小为________(已知当地重力加速度为g

(3)为了得到平抛物体的运动轨迹，同学们还提出了以下三种方案，其中可行的是________。

A．从细管水平喷出稳定的细水柱，拍摄照片，即可得到平抛运动轨迹

B．用频闪照相法在同一底片上记录平抛钢球在不同时刻的位置，平滑连接各位置，即可得到平抛运动轨迹

C．将铅笔垂直于竖直的白纸板放置，笔尖紧靠白纸板，铅笔以一定初速度水平抛出，将会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹

[听课记录]___________________________________________________________

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类型二数据处理和误差分析

【典例2】(2021·全国乙卷)某同学利用图甲所示装置研究平抛运动的规律。实验时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球进行拍摄，频闪仪每隔0.05s发出一次闪光，某次拍摄后得到的照片如图乙所示(图中未包括小球刚离开轨道的影像)。图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行，其上每个方格的边长为5cm，该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图乙中标出。

完成下列填空：(结果均保留2位有效数字)

(1)小球运动到图乙中位置A时，其速度的水平分量大小为____________m/s，竖直分量大小为____________m/s。

(2)根据图乙中数据可得，当地重力加速度的大小为________m/s2。

[听课记录]___________________________________________________________

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类型三创新实验设计

【典例3】如图所示，探究平抛运动的特点的实验装置放置在水平桌面上，利用光电门传感器和碰撞传感器可测得小球的水平初速度和飞行时间，底板上的标尺可以测得水平位移。保持水平槽口距底板高度h＝0.420m不变。改变小球在斜槽导轨上下滑的起始位置，测出小球做平抛运动的初速度v0、飞行时间t和水平位移d，记录在表中。

v0/(m·s－1)

0.741

1.034

1.318

1.584

t/ms

292.7

293.0

292.8

292.9

d/cm

21.7

30.3

38.6

46.4

(1)由表中数据可知，在h一定时，小球水平位移d与其初速度v0成________关系。

(2)一位同学计算出小球飞行时间的理论值t理＝2hg＝2×0.42010s＝289.8ms

(3)另一位同学分析并纠正了上述偏差后，另做了这个实验，竟发现测量值t′依然大于自己得到的理论值t理′，但二者之差在3～7ms之间，且初速度越大差值越小。对实验装置的安装进行检查，确认斜槽槽口与底座均水平，则导致偏差的原因是________________________