2026版创新设计高考一轮复习物理学生用-实验五　探究平抛运动的特点

实验五探究平抛运动的特点原理装置图实验操作注意事项使小球做平抛运动，利用描点法描绘出小球的运动轨迹，以抛出点为坐标原点，建立坐标系，测出轨迹曲线上某一点的坐标x和y，由公式x＝v0t和y＝12gt2，得v0＝xg1.按实验原理图甲安装实验装置，使斜槽末端水平。2.以斜槽水平部分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，用铅笔在该位置标记为一点。用同样的方法，在小球运动轨迹上描下若干点。4.将白纸从木板上取下，从O点开始连接画出的若干点描绘出一条平滑的曲线，如实验原理图乙所示。1.水平:斜槽末端的切线要水平。2.竖直:木板必须处在竖直平面内。3.原点:坐标原点为小球在槽口时，球心在木板上的投影点。4.同一位置:小球每次都从槽中的同一位置由静止释放。数据处理1.判断平抛运动的轨迹是不是抛物线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。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。2.计算平抛运动的初速度(1)平抛轨迹完整(即含有抛出点)在轨迹上任取一点，测出该点离原点的水平位移x及竖直位移y，根据x＝v0t，y＝12gt2，就可求出初速度v0＝xg(2)平抛轨迹残缺(即无抛出点)如图所示，在轨迹上任取三点A、B、C，使A、B间及B、C间的水平距离相等，由平抛运动的规律可知，A、B间与B、C间所用时间相等，设为t，则Δh＝hBC－hAB＝gt2所以t＝hBC-hABg，则初速度v0＝考点一教材原型实验例1[2024·河北卷,11(2)]如图甲为探究平抛运动特点的装置,其斜槽位置固定且末端水平,固定坐标纸的背板处于竖直面内,钢球在斜槽中从某一高度滚下,从末端飞出,落在倾斜的挡板上挤压复写纸,在坐标纸上留下印迹。某同学利用此装置通过多次释放钢球,得到了如图乙所示的印迹,坐标纸的y轴对应竖直方向,坐标原点对应平抛起点。①每次由静止释放钢球时,钢球在斜槽上的高度(选填“相同”或“不同”)。

②在坐标纸中描绘出钢球做平抛运动的轨迹。③根据轨迹,求得钢球做平抛运动的初速度大小为m/s(当地重力加速度g为9.8m/s2,保留2位有效数字)。

跟踪训练1.(2025·广东惠州模拟)用如图(a)所示的实验装置研究物体的平抛运动。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。上下移动水平挡板MN到合适的位置,重新释放钢球,如此重复,白纸上将留下一系列的痕迹点。(1)为使钢球能水平抛出,必须调整斜槽,使其末端的切线成水平方向,检查切线是否水平的方法是。

(2)每次都要从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球,原因是。

(3)为定量研究钢球的平抛运动,建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标系。①取平抛运动的起始点为坐标原点,将钢球静置于斜槽末端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”或者“不需要”)y轴与重垂线平行。

②若遗漏记录平抛轨迹的起始点,也可按下述方法处理数据:在如图(b)所示的轨迹上取A、B、C三点,测得AB和BC的水平间距均为x,AB和BC的竖直间距分别是y1和y2,已知当地重力加速度为g,可求得钢球平抛运动的初速度大小为(用字母x、y1、y2和g表示)。

考点二创新拓展实验例2(2024·河南郑州模拟)如图甲所示是某种“研究平抛运动”的实验装置。(1)由电源、导电圆弧轨道、电磁铁及导线组成闭合回路,小球a从导电轨道滑下,小球b(不考虑小钢球磁化)被电磁铁吸引,当小球a从轨道末端水平飞出时与小球b离地面的高度均为H,球a水平撞开开关M,此瞬间电路断开,使电磁铁释放球b,小球a、b同时下落,最终两小球同时落地,改变H大小,重复实验,a、b仍同时落地,该实验结果可表明。

(2)某同学做实验时,忘记标记平抛运动的抛出点O,只记录了A、B、C三点,于是就取A点为坐标原点,建立了如图乙所示的坐标系,平抛轨迹上的这三点坐标值图乙中已标出。g取10m/s2,则小球平抛的初速度为m/s,小球抛出点的坐标为(单位:cm)。

(3)为保证实验效果更好,小球a最好应选择(填序号)。

A.小木球 B.小钢球C.乒乓球 D.三个球都可以跟踪训练2.在做“研究平抛运动”的实验中,为了确定小球在不同时刻所通过的位置,实验时用如图甲所示的装置。实验操作的主要步骤如下:A.在一块平木板上钉上复写纸和白纸,然后将其竖直立于斜槽轨道末端槽口前,木板与槽口之间有一段距离,并保持板面与轨道末端的水平段垂直B.使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下,小球撞到木板在白纸上留下痕迹AC.将木板沿水平方向向右平移一段距离x,再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下,小球撞到木板在白纸上留下痕迹BD.再将木板水平向右平移同样距离x,让小球仍从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下,在白纸上得到痕迹C若测得x=20cm,A、B间距离y1=15cm,B、C间距离y2=25cm,已知当地的重力加速度g取10m/s2。(1)根据上述直接测量的量和已知的物理量可以计算出小球平抛运动的初速度v0=m/s。

(2)关于该实验,下列说法中正确的是。

A.斜槽轨道一定要光滑B.每次释放小球的位置必须相同C.每次小球均需由静止释放D.小球的初速度