2027届新高考物理热点精准复习探究平抛运动的特点

2027届新高考物理热点精准复习探究平抛运动的特点一、实验思路用描迹法逐点画出小钢球做平抛运动的轨迹，判断轨迹是否为抛物线，并求出小钢球的初速度。二、实验器材末端水平的斜槽、背板、挡板、复写纸、白纸、钢球、刻度尺、铅垂线、三角板、铅笔等。三、实验过程1．安装、调整背板：将白纸放在复写纸下面，然后固定在装置背板上，并用铅垂线检查背板是否________。2.安装、调整斜槽：将固定有斜槽的木板放在实验桌上，用平衡法检查斜槽末端是否________，也就是将小球放在斜槽末端直轨道上，小球若能__________________________，则表明斜槽末端已调水平，如图。竖直水平静止在轨道上的任意位置3．描绘运动轨迹：让小球在斜槽的某一固定位置由静止滚下，并从斜槽末端飞出开始做平抛运动，小球落到倾斜的挡板上，会挤压复写纸，在白纸上留下印迹。取下白纸用平滑的曲线把这些印迹连接起来，就得到小球做平抛运动的轨迹。4．确定坐标原点及坐标轴：选定____________________________________的点为坐标原点O，从坐标原点O画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴。斜槽末端处小球球心在白纸上的投影四、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，则应以抛出点为坐标原点建立直角坐标系，且轨迹上各点的坐标满足y＝ax2的关系，且同一运动轨迹上a是一个特定的值。(2)验证方法方法一：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，判断a值在误差允许的范围内是否为一常数。方法二：图像法建立y－x2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y－x2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的值。2．计算平抛运动的初速度(1)平抛运动轨迹完整(即含有抛出点)(2)平抛运动轨迹残缺(即无抛出点)五、误差分析1．斜槽末端没有调节成水平状态，导致初速度未沿水平方向。2．坐标原点不够精确等。六、注意事项1．固定斜槽时，要保证斜槽末端的切线水平，保证小球的初速度沿水平方向。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．为保证小球每次从斜槽上的同一位置由静止释放，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。1教材原型实验(基础考点·自主探究)【跟踪训练】

(实验操作和数据处理)用如图甲所示装置研究平抛运动。实验操作如下：a．将白纸和复写纸固定在竖直的背板上；b．将钢球由斜槽上某一位置处静止释放，落在可上下调节的水平挡板N上(挡板N靠近背板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上留下印迹)；c．上下调节挡板N，重复步骤b，在白纸上记录钢球所经过的多个位置；d．______________________________________________________________________________________________________________________________________，就得到钢球做平抛运动的轨迹。以斜槽水平末端处钢球球心在白纸上的投影点为坐标原点O，过O点画出竖直的y轴和水平的x轴；取下坐标纸，用平滑的曲线把这些印迹连接起来(1)请将操作d补充完整。(2)实验中，必须满足的条件有________。(填正确答案标号)A．斜槽轨道末端水平B．斜槽轨道光滑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(3)通过实验，记录了钢球在运动途中的三个位置，如图乙所示，则该钢球在A点速度的大小为_________m/s，钢球抛出点位置的坐标为_______________。(取g＝10m/s2)AD(0,10cm)[解析]

(1)以斜槽水平末端处钢球球心在白纸上的投影点为坐标原点O，过O点画出竖直的y轴和水平的x轴；取下坐标纸，用平滑的曲线把这些印迹连接起来，就得到钢球做平抛运动的轨迹。(2)斜槽轨道不一定需要光滑，但末端一定要水平，才能保证是平抛运动，故A正确，B错误；挡板只要能记录下小球下落在不同高度的不同位置即可，不需要等间距变化，故C错误；为了保证小球做平抛运动的初速度相等，小球每次应从斜槽的同一位置由静止释放，故D正确。(3)小球做平抛运动，在竖直方向上做自由落体运动，由Δy＝gt2，设小球抛出点的位置坐标为(x0，y0)，则x0＋x＝xB，y0＋y＝yB，将B点坐标值xB＝30cm，yB＝30cm代入可得x0＝0，y0＝10cm，即钢球抛出点位置的坐标为(0,10cm)。

(探究平抛运动的规律)某同学做“探究平抛运动的特点”实验。(1)该同学先用图1所示的器材进行实验。他用小锤打击弹性金属片，A球就水平飞出，同时B球被松开，做自由落体运动，改变小球距地面的高度和打击小球的力度，多次重复实验，均可以观察到A、B两球同时落地。关于本实验，下列说法正确的是()BA．实验现象可以说明平抛运动在水平方向上是匀速直线运动B．实验现象可以说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动C．实验现象可以同时说明平抛运动在两个方向上的运动规律(2)为了在(1)实验结论的基础上进一步研究平抛运动的规律，该同学用图2所示的器材继续进行实验，描绘出小球做平抛运动的轨迹。如图3所示，以小球的抛出点O为原点，水平方向为x轴，竖直方向为y轴建立坐标系。该同学在轨迹上测量出A、B、C三点的坐标分别为(x1，y1)、(x2，y2)和(x3，y3)。如果坐标满足__________________________关系，说明小球抛出后在O、A、B、C相邻两点间运动经历了相等的时间间隔。同时，如果坐标还满足______________________关系，那么证明小球的水平分运动是匀速直线运动。y3＝3(y2－y1)x3＋x1＝2x2[解析]

(1)观察到A、B两球同时落地，说明两球在竖直方向的运动完全相同，即可以说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动；故选B。(2)小球抛出后在O、A、B、C点若时间间隔相等，则需满足Δy＝gT2即满足(y3－y2)－(y2－y1)＝(y2－y1)－y1即y3＝3(y2－y1)如果小球的水平分运动是匀速直线运动，则还满足x3－x2＝x2－x1即x3＋x1＝2x2。2创新实验提升(能力考点·深度研析)1．实验方法的改进2．求初速度方法的创新►考向1实验方法的创新

物理老师给学生布置的周末家庭作业是利用家中可利用的物品，探究物体平抛运动的规律。李明同学认为墙壁垂直地板，是竖直的，在父亲的帮助下找到了一段弯曲的薄壁金属管、米尺、白纸、复写纸、小矩形木块、直径略小于金属管内径的金属钢珠和餐桌、自制了水平仪等，安装了如图甲所示的装置，每次改变餐桌(装置用胶带固定在餐桌上)和墙之间的距离，让钢珠从金属管顶端由静止滚下，通过碰撞复写纸，在白纸上记录钢球的落点。(1)为了正确完成实验，以下做法必要的是________；A．李明把钢珠轻轻地放在光滑的餐桌桌面上检查桌面是否水平B．管子在餐桌桌面上的投影和餐桌长边平行，餐桌宽边和墙壁平行C．使金属管的底端与桌边重合D．要求金属管内部绝对光滑AB(2)李明每次将餐桌向远离墙壁的方向移动，用米尺测量保证宽边的两桌腿到墙壁距离每次增加0.2m，通过几次重复试验，挑了一张理想的有4个连续落点痕迹的白纸，如图乙所示。测量的距离依次为5.0cm、15.0cm、25.0cm，重力加速度g＝10m/s2，钢珠离开桌面时的速度为______m/s，钢珠打到C点的速度大小为________m/s(结果可用根号表示)；(3)C点距离桌面的竖直高度为__________m。20.2[解析]

(1)由于本实验要测定平抛运动的初速度，钢球从固定斜面下滑后，桌面应保持水平，当把钢珠轻轻地放在光滑的餐桌桌面上不动时，桌面则水平，未水平时钢珠会滚动，A正确；由于餐桌桌面是矩形，B选项操作保证了从餐桌边沿飞出的初速度和竖直墙壁垂直，B正确；金属管的底端与桌边重合不是必要的，C错误；钢珠下滑时对金属管是否粗糙无要求，只要确保钢珠能下滑且每次受到的阻力相同即可，D错误。(2)由于钢球平抛时在竖直方向做自由落体运动，所以根据Δy＝gT2代入数据解得相邻时间T＝0.1s►考向2数据处理的创新

某实验小组利用图(a)所示装置验证小球平抛运动的特点。实验时，先将斜槽固定在贴有复写纸和白纸的木板边缘，调节槽口水平并使木板竖直；把小球放在槽口处，用铅笔记下小球在槽口时球心在木板上的水平投影点O，建立xOy坐标系。然后从斜槽上固定的位置释放小球，小球落到挡板上并在白纸上留下印迹。上下调节挡板进行多次实验。实验结束后，测量各印迹中心点O1、O2、O3…的坐标，并填入表格中，计算对应的x2值。

O1O2O3O4O5O6y/cm2.956.529.2713.2016.6119.90x/cm5.958.8110.7412.4914.0515.28x2/cm235.477.6115.3156.0197.4233.5(1)根据上表数据，在图(b)给出的坐标纸上补上O4数据点，并绘制“y－x2”图线__________。(2)由y－x2图线可知，小球下落的高度y，与水平距离的平方x2成________(填“线性”或“非线性”)关系，由此判断小球下落的轨迹是抛物线。(3)由y－x2图线求得斜率k，小球平抛运动的初速度表达式为v0＝__________(用斜率k和重力加速度g表示)。(4)该实验得到的y－x2图线常不经过原点，可能的原因是__________________