专题03 实验：探究平抛运动的特点（精讲+精练）-高一物理同步精品讲义必修第二册人教版2019（含解析）

第五章　　抛体运动 专题03 实验：探究平抛运动的特点 ◆ 知识构建 ◆ 一、实验目的 1．用实验的方法描绘平抛运动的轨迹。 2．判断平抛运动的轨迹是否为抛物线。 3．根据平抛运动的轨迹求其初速度。 二、实验原理 1．利用追踪法逐点描绘小球运动的轨迹。 2．建立坐标系，如果轨迹上各点的y坐标与x坐标若在误差范围内都满足y＝ax2的形式(a是一个常量)，则轨迹是一条抛物线。 3．测出轨迹上某点的坐标x、y，根据x＝v0t，y＝gt2得初速度v0＝x。 三、实验器材 斜槽、小球、方木板、铁架台、坐标纸、图钉、重垂线、三角板、铅笔、刻度尺。 四、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，并用重垂线检查背板是否竖直． 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水平，也就是将小球放在斜槽末端直轨道上，小球若能静止在直轨道上的任意位置，则表明斜槽末端已调水平，如图。 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，挤压复写纸，会在白纸上留下印迹．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：选定斜槽末端处小球球心在白纸上的投影的点为坐标原点O，从坐标原点O画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴。 五、数据处理 1．判断平抛运动的轨迹是不是抛物线 如图所示，在x轴上作出等距离的几个点A1、A2、A3…，把线段OA1的长度记为l，则OA2＝2l，OA3＝3l，由A1、A2、A3…向下作垂线，与轨迹交点分别记为M1、M2、M3…，若轨迹是一条抛物线，则各点的y坐标和x坐标之间应该满足关系式y＝ax2(a是待定常量)，用刻度尺测量某点的x、y两个坐标值代入y＝ax2求出a，再测量其他几个点的x、y坐标值，代入y＝ax2，若在误差范围内都满足这个关系式，则这条曲线是一条抛物线。 2．计算平抛物体的初速度 情景1：若原点O为抛出点，利用公式x＝v0t和y＝gt2即可求出多个初速度v0＝x，最后求出初速度的平均值，这就是做平抛运动的物体的初速度。 情景2：若原点O不是抛出点 ①在轨迹曲线上取三点A、B、C，使xAB＝xBC＝x，如图所示．A到B与B到C的时间相等，设为T. ②用刻度尺分别测出yA、yB、yC，则有yAB＝yB－yA，yBC＝yC－yB. ③yBC－yAB＝gT2，且v0T＝x，由以上两式得v0＝x. 注意事项 1．固定斜槽时，要保证斜槽末端的切线水平，以保证小球的初速度水平，否则小球的运动就不是平抛运动了。 2．小球每次从槽中的同一位置由静止释放，这样可以确保每次小球抛出时的速度相等。 3．坐标原点(小球做平抛运动的起点)不是槽口的端点，应是小球在槽口时，球的球心在背板上的水平投影点。 题型　　实验：探究平抛运动的特点 　某实验小组利用频闪照相技术研究平抛运动的规律。如图甲所示，某次实验时，先将一足够大的方格纸平铺在竖直墙壁上作为背景。拍摄时，让一小球从点水平抛出的同时，从点由静止释放另一小球，已知背景的小方格均为边长为的正方形，重力加速度为，空气阻力不计。 （1）根据图甲中的信息，下列说法中正确的是 　　。 ．只能确定水平抛出的小球水平方向的运动是匀速直线运动 ．只能确定水平抛出的小球竖直方向的运动是自由落体运动 ．既可以确定水平抛出的小球水平方向的运动是匀速直线运动，也可以确定竖直方向的运动是自由落体运动 （2）根据图甲中的信息可求出：频闪照相机的闪光周期的平方为 　　（保留两位有效数字）。 （3）如图乙所示，某同学实验时随意平铺方格纸，并忘了标记重垂线方向。用另一频闪周期得到的频闪照片中只有、、三个位置，则该平抛运动的初速度大小　　（用符号、表示）。 【答案】（1）；（2）0.0041；（3）。 【 ... ...