人教版高考物理一轮复习第4章曲线运动万有引力与航天实验5探究平抛运动的特点课件

这是一份人教版高考物理一轮复习第4章曲线运动万有引力与航天实验5探究平抛运动的特点课件，共49页。PPT课件主要包含了实验原理与要求，答案1C等内容，欢迎下载使用。

一、实验目的1．用实验与理论进行探究、分析，认识平抛运动的规律。2．用实验方法描出平抛物体的运动轨迹。3．根据平抛运动的轨迹确定平抛物体的初速度。
2．实验器材：斜槽、竖直固定在铁架台上的木板、铅笔、白纸、图钉、小球、刻度尺、重垂线。3．实验步骤(1)按实验原理图甲安装实验装置，使斜槽末端水平。(2)以水平槽末端端口上小球球心位置为坐标原点O，过O点画出竖直的y轴和水平的x轴。
(3)使小球从斜槽上同一位置由静止滚下，把笔尖放在小球可能经过的位置上，如果小球运动中碰到笔尖，就用铅笔在该位置画上一点。用同样方法，在小球运动路线上描下若干点。(4)将白纸从木板上取下，从O点开始连接画出的若干点描出一条平滑的曲线，如实验原理图乙所示。
4．注意事项(1)固定斜槽时，要保证斜槽末端的切线水平，保证小球的初速度水平。(2)固定木板时，木板必须处在竖直平面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行，固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直。(3)小球每次从斜槽上的同一位置由静止释放，为此，可在斜槽上某一位置固定一个挡板。(4)要在斜槽上适当高度释放小球，使它以适当的水平初速度抛出，其轨迹由木板左上角到达右下角，这样可以减小测量误差。
(5)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。(6)计算小球的初速度时，应选距抛出点稍远一些的点为宜，以便于测量和计算。
[规律方法总结]1．数据处理(1)判断平抛运动的轨迹是不是抛物线①原理：若平抛运动的轨迹是抛物线，则当以抛出点为坐标原点建立直角坐标系后，轨迹上各点的坐标具有y＝ax2的关系，且同一轨迹上a是一个特定的值。
②实验方法方法一：代入法用刻度尺测量几个点的x、y坐标，分别代入y＝ax2中求出常数a，看计算得到的a值在误差范围内是否为一常数。方法二：图象法建立yx2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y值的x2值，在yx2坐标系中描点，连接各点看是否在一条直线上，并求出该直线的斜率即为a值。
2．误差分析(1)斜槽末端没有调节成水平状态，导致初速度不水平。(2)坐标原点不够精确。(3)轨迹上的描点不准确。
命题点一　教材原型实验　实验原理与操作[典例1]　在“研究平抛物体的运动”的实验中：(1)为使小球水平抛出，必须调整斜槽，使其末端的切线成水平方向，检查方法是_______________________________________________。(2)小球抛出点的位置必须及时记录在白纸上，然后从这一点画水平线和竖直线作为x轴和y轴，竖直线是用________来确定的。
[解析]　(1)斜槽末端水平时小球在槽口处平衡，放在槽口能静止不动；(2)用重垂线来确定竖直线最准确；[答案]　(1)将小球放置在槽口处轨道上，小球能保持静止(2)重垂线
(3)某同学建立的直角坐标系如图所示，设他在安装实验装置和其余操作时准确无误，只有一处失误，即是_____________________。(4)该同学在轨迹上任取一点M，测得坐标为(x，y)，则初速度的测量值为v0＝________(已知重力加速度为g)，测量值比真实值要________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
数据处理与分析[典例2]　图甲是“研究平抛物体运动”的实验装置图，通过描点画出小球做平抛运动的轨迹。(1)实验得到小球做平抛运动的轨迹，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，图乙中y-x2图象能说明小球做平抛运动的轨迹为抛物线的是________。
(2)图丙是某同学根据实验画出的小球做平抛运动的轨迹，O为平抛的起点，在轨迹上任取三点A、B、C，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Δx为40.0 cm。则小球做平抛运动的初速度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2位有效数字，g取10 m/s2)
[答案]　(2)2.0　4.0
命题点二　实验创新设计　实验器材创新[典例3]　频闪摄影是研究变速运动常用的实验手段。在暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置。某物理小组利用如图甲所示装置探究平抛运动规律。他们分别在该装置正上方A处和右侧正前方B处安装了频闪仪器并进行了拍摄，得到的频闪照片如图乙所示，O为抛出点，P为运动轨迹上某点。根据平抛运动规律分析下列问题(g取10 m/s2)。
(1)图乙中，频闪仪器A所拍摄的频闪照片为________[选填“(a)”或“(b)”]。(2)测得图乙(a)中OP距离为45 cm，(b)中OP距离为30 cm，则小球做平抛运动的初速度大小应为________m/s，小球在P点速度大小应为________m/s。
创新评价(1)用频闪仪代替铅笔描迹，使轨迹更准确。(2)利用分析频闪照片的方法代替坐标纸，使数据分析更方便。　
　实验设计创新[典例4]　某同学在研究平抛运动时，发现原来的实验方法不容易确定平抛小球在运动中的准确位置。于是，如图所示，在实验中用了一块平木板附上复写纸和白纸，竖直立于正对槽口前某处，使小球从斜槽上滑下，小球撞在木板上留下痕迹A，将木板向后移动距离x，再使小球从斜槽上同样高度滑下，小球撞在木板上留下痕迹B，将木板再向后移动距离x，小球再从斜槽上同样高度滑下，再得到痕迹C。A、B间距离y1，A、C间距离y2。若测得木板后移距离x＝10 cm，测得y1＝6.0 cm，y2＝16.0 cm。
(1)根据以上物理量导出测量小球初速度的公式为v0＝________(用题中所给字母表示)。(2)小球初速度值为________m/s。(保留2位有效数字，g取9.8 m/s2)
创新评价本题创新点体现在实验方案的设计，利用改变相同水平距离控制相同的运动时间，根据找落点确定小球的竖直位置。　
　实验情景的创新[典例5]　如图所示，研究平抛运动规律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＝0.420 m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。
(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，与________无关。
[解析]　(1)由题表中数据可知，h一定时，小球的水平位移d与初速度v0成正比关系，与飞行时间t无关。(2)该同学计算时重力加速度取的是10 m/s2，一般情况下应取9.8 m/s2，从而导致约3 ms的偏差。[答案]　(1)正比　飞行时间t　(2)计算时重力加速度取值(10 m/s2)大于实际值
创新评价本题创新点体现在实验情景的设置，可概括为两处(1)用光电门传感器记录水平初速度，使数据更准确。(2)碰撞传感器记录运动时间和水平距离，使数据处理更准确和便捷。　
1．在探究平抛运动的规律时，可以选用下列各种装置图。
(1)选用装置1是为了________。(2)选用装置2时注意________。(3)选用装置3要准确获得钢球的平抛轨迹，在下列选项中选择正确的选项填在相应的横线上________。A．选用装置1是为了研究平抛的竖直分运动B．选用装置1是为了研究平抛的水平分运动C．选用装置2要获得稳定的细水柱所显示的平抛轨迹，竖直管上端A一定要比水面高D．选用装置2要获得稳定的细水柱所显示的平抛轨迹，竖直管上端A一定要比水面低E．钢球每次可以从装置3上的斜槽不同位置静止释放F．钢球每次应该从装置3上的斜槽同一位置静止释放
解析：(1)装置1是为了研究平抛运动竖直方向上的运动规律，若两球同时落地，可知A球竖直方向上的运动规律与B球相同，即平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，故选A。(2)竖直管A内与大气相通，为外界大气压强，竖直管A在水面下保证竖直管A出口处的压强为大气压强。因而另一出水管的上端口处压强与竖直管A出口处的压强有恒定的压强差，保证另一出水管出水压强恒定，从而水速度恒定。如果竖直管A出口在水面上，则水面上为恒定大气压强，因而随水面下降，出水管上口压强降低，出水速度减小，故选D。(3)为了保证钢球的初速度大小相等，每次让钢球从斜槽的同一位置由静止释放，故选F。答案：(1)A　(2)D　(3)F
2．(2021·上海嘉定一模)用如图所示的实验装置研究平抛运动。某同学按如下的操作得到了一组数据：
①将碰撞传感器水平放置，在轨道多个位置由静止释放小球。②将碰撞传感器竖直放置在离开抛出点一定距离处(图中虚线位置)，在轨道多个位置静止释放小球，小球都击中碰撞传感器。
(1)本实验除了碰撞传感器外，还需用到的传感器是_______________。(2)已知g取9.8 m/s2，根据表格可知，碰撞传感器水平放置时，距离小球抛出点的高度约为________m；碰撞传感器竖直放置时，距离小球抛出点的水平距离约为________m。
答案：(1)光电门　(2)0.3　0.2