第第頁第21講實驗5探究平拋運動的特點核心考點考點一實驗：探究平拋運動的特點 1考點二創(chuàng)新實驗提升 9考點一實驗：探究平拋運動的特點基礎(chǔ)過關(guān)基礎(chǔ)過關(guān)一、實驗思路用描跡法逐點畫出小鋼球做平拋運動的軌跡，判斷軌跡是否為拋物線，并求出小鋼球的初速度。二、實驗器材末端水平的斜槽、背板、擋板、復(fù)寫紙、白紙、鋼球、刻度尺、鉛垂線、三角板、鉛筆等。三、實驗過程1．安裝、調(diào)整背板：將白紙放在復(fù)寫紙下面，然后固定在裝置背板上，并用鉛垂線檢查背板是否豎直。2．安裝、調(diào)整斜槽：將固定有斜槽的木板放在實驗桌上，用平衡法檢查斜槽末端是否水平，也就是將小球放在斜槽末端直軌道上，小球若能靜止在軌道上的任意位置，則表明斜槽末端已調(diào)水平，如圖。3．描繪運動軌跡：讓小球在斜槽的某一固定位置由靜止?jié)L下，并從斜槽末端飛出開始做平拋運動，小球落到傾斜的擋板上，會擠壓復(fù)寫紙，在白紙上留下印跡。取下白紙用平滑的曲線把這些印跡連接起來，就得到小球做平拋運動的軌跡。4．確定坐標(biāo)原點及坐標(biāo)軸：選定斜槽末端處小球球心在白紙上的投影的點為坐標(biāo)原點O，從坐標(biāo)原點O畫出豎直向下的y軸和水平向右的x軸。四、數(shù)據(jù)處理1．判斷平拋運動的軌跡是不是拋物線(1)原理：若平拋運動的軌跡是拋物線，則應(yīng)以拋出點為坐標(biāo)原點建立直角坐標(biāo)系，且軌跡上各點的坐標(biāo)滿足y＝ax2的關(guān)系，且同一運動軌跡上a是一個特定的值。(2)驗證方法方法一：代入法用刻度尺測量幾個點的x、y坐標(biāo)，分別代入y＝ax2中求出常數(shù)a，判斷a值在誤差允許的范圍內(nèi)是否為一常數(shù)。方法二：圖像法建立y－x2坐標(biāo)系，根據(jù)所測量的各個點的x、y坐標(biāo)值分別計算出對應(yīng)y值的x2值，在y－x2坐標(biāo)系中描點，連接各點看是否在一條直線上，并求出該直線的斜率即為a的值。2．計算平拋運動物體的初速度(1)類型1：若原點O為拋出點，利用公式x＝v0t和y＝eq\f(1,2)gt2即可求出多個初速度v0＝xeq\r(\f(g,2y))，最后求出初速度的平均值，就是做平拋運動的物體的初速度。(2)類型2：若原點O不是拋出點①在軌跡曲線上取三點A、B、C，使xAB＝xBC＝x，如圖所示。A到B與B到C的時間相等，設(shè)為T。②用刻度尺分別測出yA、yB、yC，則有yAB＝y(tǒng)B－yA，yBC＝y(tǒng)C－yB。③yBC－yAB＝gT2，且v0T＝x，由以上兩式得v0＝xeq\r(\f(g,yBC－yAB))。五、注意事項1．固定斜槽時，要保證斜槽末端的切線水平，保證小球的初速度沿水平方向。2．固定木板時，木板必須處在豎直平面內(nèi)且與小球運動軌跡所在的豎直平面平行，固定時要用重垂線檢查坐標(biāo)紙豎線是否豎直。3．為保證小球每次從斜槽上的同一位置由靜止釋放，可在斜槽上某一位置固定一個擋板。4．要在斜槽上適當(dāng)高度釋放小球，使它以適當(dāng)?shù)乃匠跛俣葤伋?，其軌跡由木板左上角到達右下角，這樣可以減小測量誤差。5．坐標(biāo)原點不是槽口的端點，應(yīng)是小球出槽口時球心在木板上的投影點。6．計算小球的初速度時，應(yīng)選距拋出點稍遠一些的點為宜，以便于測量和計算?！纠?】（2025·廣東揭陽·三模）下列是《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中列出的必做實驗的部分內(nèi)容，請完成下列填空：(1)在“探究平拋運動的特點”實驗中：①用圖1裝置進行探究，下列說法正確的是()A．只能探究平拋運動水平分運動的特點B．需改變小錘擊打的力度，多次重復(fù)實驗C．能同時探究平拋運動水平、豎直分運動的特點②用圖2裝置進行實驗，下列說法正確的是()A．斜槽軌道M必須光滑且其末端水平B．上下調(diào)節(jié)擋板N時必須每次等間距移動C．小鋼球從斜槽M上同一位置靜止?jié)L下(2)某實驗小組在“用單擺測重力加速度”的實驗中，測量小球的直徑，某次讀數(shù)為10.10mm，則所選用的測量儀器與圖1中（選填“A”、“B”或“C”）一致?！纠?】（2025·廣東茂名·模擬預(yù)測）下列是《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中列出的三個必做實驗的部分步驟，請完成實驗操作和計算。(1)實驗小組在“研究平拋物體運動”時使用如圖裝置進行實驗，下列做法合理的是（）A．安裝斜槽軌道，使其末端保持水平B．每次小球釋放的初始位置可以任意選擇C．為描出小球的運動軌跡，描繪的點可以用折線連接D．擋板高度必須按1∶3∶5的間隔變化(2)在“用油膜法估測分子的大小”的實驗中使用到油酸酒精溶液，其中酒精溶液的作用是（）A．可使油酸和痱子粉之間形成清晰的邊界輪廓B．對油酸溶液起到稀釋作用，快速形成單分子油膜C．有助于測量一滴油酸的體積D．有助于油酸的顏色更透明便于識別(3)在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中，將畫有坐標(biāo)軸（橫軸為軸，縱軸為軸，最小刻度為1mm）的紙貼在水平桌面上，如圖甲所示。將橡皮筋的一端固定在軸上的點（B點位于圖示部分之外），橡皮筋處于原長時，另一端位于軸上的點。①用一只測力計將橡皮筋的P端沿y軸從A點拉至坐標(biāo)原點O，此時拉力F的大小可由測力計讀出。測力計的示數(shù)如圖乙所示，F(xiàn)的大小為N；②撤去（1）中的拉力，橡皮筋P端回到A點；現(xiàn)使用兩個測力計同時拉橡皮筋，再次將P端拉至O點。此時觀察到兩個拉力分別沿圖甲中兩條虛線所示的方向，由測力計的示數(shù)讀出兩個拉力的大小分別為F1=4.2N和F2=5.6N；③用5mm長度的線段表示1N的力，以O(shè)為作用點，在圖甲中畫出力F1、F2的圖示，然后按平行四邊形定則畫出它們的合力F合。【例3】（2025·遼寧沈陽·三模）在“探究平拋運動的特點”實驗中，用圖1裝置研究平拋運動在豎直方向分運動特點，用圖2裝置研究平拋運動在水平方向分運動特點。(1)關(guān)于兩幅圖，下列說法正確的是_____。A．在圖1中，打擊重錘力度越大，落地時間越短B．在圖2中，使用粗糙斜槽可能增加實驗系統(tǒng)誤差C．在圖2中，斜槽軌道M末端切線方向必須與重錘線垂直D．無論在圖1中還是在圖2中，為了減小誤差，我們都應(yīng)該選擇密度大、體積小的球(2)在圖2的實驗中，讓小球多次從斜槽上滾下，在白紙上依次記下小球的位置，某同學(xué)得到的記錄紙如圖3所示，圖中有兩個點位于拋物線下方的原因可能是?！纠?】（2025·天津河西·二模）用如圖甲所示裝置研究平拋運動。(1)關(guān)于該實驗，下列說法中哪些是正確的？___________（填寫正確答案標(biāo)號）A．實驗中應(yīng)保持硬板豎直B．建立坐標(biāo)軸時應(yīng)以槽口的端點作為坐標(biāo)原點C．用實心鐵球完成實驗比用空心木球完成實驗效果好D．繪制平拋運動軌跡時應(yīng)該用直線連接小球經(jīng)過的所有位置(2)某位同學(xué)通過實驗得到了平拋小球的運動軌跡。為了進一步探究平拋運動的特點，他建立了以拋出點為原點的坐標(biāo)系，并在軌跡上取一些點，測量這些點的水平坐標(biāo)和豎直坐標(biāo)。若坐標(biāo)、滿足關(guān)系___________，就能夠說明小球的運動軌跡為拋物線。（填寫正確答案標(biāo)號）A． B． C． D．(3)另一位同學(xué)在進行這個實驗時，忘記了記錄平拋的拋出點，并得到如圖乙所示的平拋小球運動軌跡，則圖中的。（填寫“>”、“<”或“=”）【例5】（2025·甘肅白銀·模擬預(yù)測）如圖甲所示為“探究平拋運動的特點”的實驗裝置。使斜槽末端保持水平，讓小鋼球每次從同一位置由靜止釋放的目的是。圖乙為實驗描繪出的小球的運動軌跡，為小球拋出點，、兩點的縱坐標(biāo)如圖所示，A、B兩點橫坐標(biāo)之間的距離為，則小球做平拋運動的初速度大小為。（已知重力加速度）考點二創(chuàng)新實驗提升基礎(chǔ)過關(guān)基礎(chǔ)過關(guān)一、創(chuàng)新實驗1．實驗方法的改進2．求初速度方法的創(chuàng)新由x＝v0t，y＝eq\f(1,2)gt2可得y＝eq\f(g,2v\o\al(2,0))x2，做y－x2圖像，由斜率求出v0?！纠?】（2025·貴州畢節(jié)·三模）某學(xué)習(xí)小組設(shè)計了一個探究平拋運動特點的實驗裝置，在平拋點O的正前方放一粘有米尺的豎直毛玻璃。將小球從O點正對毛玻璃水平拋出，用光源照射小球，毛玻璃上會出現(xiàn)小球的投影。在毛玻璃正右邊，用頻閃相機記錄小球在毛玻璃上影子的位置。如圖甲，在O點左側(cè)用與初速度平行的光照射，得到如圖乙的照片；如圖丙，將一個點光源放在O點照射，重新實驗，得到如圖丁的照片。已知頻閃相機的閃光周期為，O點到玻璃的距離，兩次實驗小球拋出時的初速度相等。根據(jù)上述實驗完成下列問題：(1)由圖乙的數(shù)據(jù)得，小球的加速度大小為，表明小球在豎直方向上做初速度為零的勻加速直線運動。（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）(2)由圖丁可知，丙中小球在屏上的影子做運動（選填“勻速直線”或“勻加速直線”），影子的速度大小為m/s。(3)小球平拋的初速度大小為m/s。（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）【例7】（2025·湖南邵陽·三模）利用傳感器和計算機可以方便地描出做平拋運動的物體的軌跡。某實驗小組利用其來探究平拋運動的特點，設(shè)計原理圖如圖甲所示，物體A從O點水平拋出做平拋運動，它能夠在豎直平面內(nèi)向各個方向同時發(fā)射超聲波脈沖和紅外線脈沖。在它運動的平面內(nèi)安放著超聲-紅外接收裝置B。B盒裝有、兩個超聲-紅外接收器（處于O點正下方），并與計算機相連。、各自測出收到超聲脈沖和紅外脈沖的時間差，并由此算出它們各自與物體A的距離，進而確定物體A的位置，通過計算機可以即時給出A的坐標(biāo)。試回答下列問題：(1)為了使計算機描出的物體做平拋運動軌跡更加準(zhǔn)確，物體A應(yīng)挑選（）A．體積大的木球 B．體積小的鋼球 C．體積小的木球(2)如圖甲所示，某實驗小組讓物體A在圖示位置同時發(fā)射超聲波脈沖和紅外線脈沖，以拋出點O為坐標(biāo)原點建立坐標(biāo)系，若還測出了O點到、的距離，重力加速度未知，則由題中條件可以求出（）A．物體A的初速度B．物體A的位置坐標(biāo)C．物體A的運動時間D．物體A此時的速度方向(3)以物體A的初速度方向為軸方向，豎直向下的方向為軸方向，在某次實驗中計算機描出的平拋運動的軌跡如圖乙所示，數(shù)據(jù)的采集頻率為25Hz。由圖乙軌跡圖線分析可知，物體A平拋的初速度大小為（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）；該實驗測得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣绕?，可能的原因是?！纠?】（2025·河北保定·二模）某同學(xué)用電磁實驗裝置來研究平拋運動和測量平拋運動的初速度大小。如圖所示，將小球甲從斜槽上某一點P由靜止釋放，小球甲離開斜槽末端a點時撞開接觸式開關(guān)（時間極短），小球甲從a點飛出的同時，被電磁鐵吸住的小球乙從b點由靜止下落，小球甲、乙均視為質(zhì)點，a、b兩點在同一水平面上，改變甲釋放點P的位置，直至甲、乙在地面相遇，用刻度尺測得b點距地面的高度為H，a、b兩點間的距離為L，重力加速度大小為g，不計空氣阻力?；卮鹣铝袉栴}：(1)安裝實驗裝置完畢，應(yīng)調(diào)節(jié)斜槽，使得末端保持。(2)小球甲、乙在落地前，同一時刻，小球甲距地面的高度（填“大于”“小于”或“等于”）小球乙距地面的高度。(3)小球甲落地時的速度大小為?！纠?】（24-25高一下·內(nèi)蒙古錫林郭勒盟·開學(xué)考試）某同學(xué)利用光電門和如圖所示的器材探究平拋運動的特點。斜槽和水平軌道平滑連接置于水平桌面上，水平軌道末端安裝一光電門，使得直徑為D的鋼球通過光電門時光線正好射向鋼球球心。在水平地面的豎直擋板上附有復(fù)寫紙和白紙，鋼球運動至豎直擋板時在白紙上留下點跡。(1)依次將擋板水平向右移動距離x，重復(fù)實驗，在白紙上留下點跡A、B、C，鋼球每次（填“需要”或“不需要”）從同一位置釋放。(2)測量豎直距離分別為和，光電門的擋光時間為t，鋼球做平拋運動的初速度大小為；打下相鄰兩點的時間間隔；鋼球豎直方向的加速度大小。（均用題中物理量表示）?！纠?0】（2025·江蘇鹽城·模擬預(yù)測）某同學(xué)利用圖甲所示裝置測量當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，在斜槽軌道的末端B處安裝一個光電門，調(diào)節(jié)激光束與球心等高，實驗中，讓小球從斜槽上某位置A處無初速度釋放，用手機拍攝小球做平拋運動的視頻，得到分幀照片如圖乙所示（相鄰兩幀之間的時間間隔相等）。(1)關(guān)于本實驗，下列說法正確的是________。A．斜槽軌道應(yīng)盡量光滑B．斜槽軌道末段需調(diào)校水平C．實驗時應(yīng)先讓小球拋出，再打開手機攝像功能(2)該同學(xué)用游標(biāo)卡尺測得小球的直徑如圖丙所示，則小球的直徑d