1．探究平拋運(yùn)動(dòng)豎直分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。2．探究平拋運(yùn)動(dòng)水平分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。
必備知識(shí)· 自主預(yù)習(xí)儲(chǔ)備
關(guān)鍵能力·情境探究達(dá)成
類(lèi)型一　實(shí)驗(yàn)原理與操作
類(lèi)型二　數(shù)據(jù)處理和誤差分析
類(lèi)型一　實(shí)驗(yàn)原理與操作【典例1】　用如圖甲所示裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)。將白紙和復(fù)寫(xiě)紙對(duì)齊重疊并固定在豎直的硬板上。鋼球沿斜槽軌道PQ滑下后從Q點(diǎn)飛出，落在水平擋板MN上。由于擋板靠近硬板一側(cè)較低，鋼球落在擋板上時(shí)，鋼球側(cè)面會(huì)在白紙上擠壓出一個(gè)痕跡點(diǎn)。移動(dòng)擋板，重新釋放鋼球，如此重復(fù)，白紙上將留下一系列痕跡點(diǎn)。
(1)下列實(shí)驗(yàn)條件必須滿足的有____。A．斜槽軌道光滑B．斜槽軌道末段水平C．擋板高度等間距變化D．每次從斜槽上相同的位置無(wú)初速度釋放鋼球
[解析]　根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律：水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)解答。本實(shí)驗(yàn)中要保證鋼球飛出斜槽末端時(shí)的速度水平，即鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)，且每次飛出時(shí)的速度應(yīng)相同，所以只要每次將鋼球從斜槽上同一位置由靜止釋放即可，故B、D正確。
(3)為了得到平拋物體的運(yùn)動(dòng)軌跡，同學(xué)們還提出了以下三種方案，其中可行的是____。A．從細(xì)管水平噴出穩(wěn)定的細(xì)水柱，拍攝照片，即可得到平拋運(yùn)動(dòng)軌跡B．用頻閃照相法在同一底片上記錄平拋鋼球在不同時(shí)刻的位置，平滑連接各位置，即可得到平拋運(yùn)動(dòng)軌跡C．將鉛筆垂直于豎直的白紙板放置，筆尖緊靠白紙板，鉛筆以一定初速度水平拋出，將會(huì)在白紙上留下筆尖的平拋運(yùn)動(dòng)軌跡
[解析]　平拋運(yùn)動(dòng)的特性：初速度為v0，加速度為g，細(xì)管水平噴出水柱滿足要求，A正確；用頻閃照相法在同一底片上記錄鋼球不同時(shí)刻的位置即平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡上的點(diǎn)，平滑連接在一起即為平拋運(yùn)動(dòng)軌跡，所以此方案可行，B正確；將鉛筆垂直于豎直的白板放置，以一定初速度水平拋出，筆尖與白紙間有摩擦阻力，所以鉛筆做的不是平拋運(yùn)動(dòng)，故此方案不可行，C錯(cuò)誤。
類(lèi)型二　數(shù)據(jù)處理和誤差分析【典例2】　(2021·全國(guó)乙卷)某同學(xué)利用圖(a)所示裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。實(shí)驗(yàn)時(shí)該同學(xué)使用頻閃儀和照相機(jī)對(duì)做平拋運(yùn)動(dòng)的小球進(jìn)行拍攝，頻閃儀每隔0.05 s發(fā)出一次閃光，某次拍攝后得到的照片如圖(b)所示(圖中未包括小球剛離開(kāi)軌道的影像)。圖中的背景是放在豎直平面內(nèi)的帶有方格的紙板，紙板與小球軌跡所在平面平行，其上每個(gè)方格的邊長(zhǎng)為5 cm，該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的小球影像的高度差已經(jīng)在圖(b)中標(biāo)出。
類(lèi)型三　創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)【典例3】　如圖所示，探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)裝置放置在水平桌面上，利用光電門(mén)傳感器和碰撞傳感器可測(cè)得小球的水平初速度和飛行時(shí)間，底板上的標(biāo)尺可以測(cè)得水平位移。保持水平槽口距底板高度h＝0.420 m不變。改變小球在斜槽導(dǎo)軌上下滑的起始位置，測(cè)出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度v0、飛行時(shí)間t和水平位移d，記錄在表中。
(1)由表中數(shù)據(jù)可知，在h一定時(shí)，小球水平位移d與其初速度v0成____關(guān)系。[解析]　由題表中數(shù)據(jù)可知，h一定時(shí)，小球的水平位移d與其初速度v0成正比關(guān)系。
計(jì)算時(shí)重力加速度取值(10 m/s2)大于實(shí)際值
(3)另一位同學(xué)分析并糾正了上述偏差后，另做了這個(gè)實(shí)驗(yàn)，竟發(fā)現(xiàn)測(cè)量值t′依然大于自己得到的理論值t理′，但二者之差在3～7 ms之間，且初速度越大差值越小。對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置的安裝進(jìn)行檢查，確認(rèn)斜槽槽口與底座均水平，則導(dǎo)致偏差的原因是____________________________________________________________________________。[解析]　光電門(mén)傳感器置于槽口的內(nèi)側(cè)，使時(shí)間的測(cè)量值大于理論值，且初速度越大，二者差值越小。[答案]　見(jiàn)解析
學(xué)習(xí)效果·隨堂評(píng)估自測(cè)
1．在“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中：(1)為使小球水平拋出，必須調(diào)整斜槽，使其末端的切線成水平方向，檢查方法是________。
[解析]　將小球放在斜槽末端水平部分，看小球能否保持靜止。[答案]　見(jiàn)解析
(2)小球拋出點(diǎn)的位置必須及時(shí)記錄在白紙上，然后從這一點(diǎn)畫(huà)水平線和豎直線作為x軸和y軸，豎直線是用________來(lái)確定的。[解析]　用重垂線來(lái)確定豎直線最準(zhǔn)確。
(3)某同學(xué)建立的直角坐標(biāo)系如圖所示，他在安裝實(shí)驗(yàn)裝置和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作時(shí)的失誤是_______________________________________________________。[解析]　坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)在平拋起點(diǎn)的重心位置，即坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)該是小球在槽口時(shí)重心在白紙上的水平投影點(diǎn)。
坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)該是小球在槽口時(shí)重心在白紙上的
2．在“探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)中：(1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)，下列說(shuō)法正確的是__________。A．小球每次可以從斜槽上不同的位置由靜止釋放B．斜槽軌道必須光滑C．建立坐標(biāo)系時(shí)，應(yīng)該用重垂線來(lái)確定y軸D．要使描繪的軌跡更好地反映真實(shí)運(yùn)動(dòng)，記錄的點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些
[解析]　為了保證小球每次平拋運(yùn)動(dòng)的初速度相等，讓小球每次從斜槽的同一位置由靜止釋放，斜槽軌道不一定需要光滑，故A、B錯(cuò)誤。建立坐標(biāo)系時(shí)，應(yīng)用重垂線來(lái)確定y軸，故C正確。要使描繪的軌跡更好地反映真實(shí)運(yùn)動(dòng)，記錄的點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些，故D正確。
(2)現(xiàn)讓小球多次由同一位置由靜止從斜槽上滾下，在白紙上依次記下小球的位置，某同學(xué)得到的記錄紙如圖所示，從圖中可看出該實(shí)驗(yàn)裝置存在的問(wèn)題：_________________________________________________________。[解析]　由圖可知，小球做斜拋運(yùn)動(dòng)，可知實(shí)驗(yàn)裝置中斜槽末端未保持水平。
3．(1)在用描點(diǎn)法做“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，讓小球多次沿同一軌道運(yùn)動(dòng)，通過(guò)描點(diǎn)畫(huà)出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，為準(zhǔn)確的描繪運(yùn)動(dòng)軌跡，下面列出了一些操作要求，你認(rèn)為正確的有________。A．通過(guò)調(diào)節(jié)使斜槽的末端保持水平B．每次必須由靜止釋放小球C．記錄小球經(jīng)過(guò)不同高度的位置時(shí)，每次必須嚴(yán)格地等距離下降D．將球經(jīng)過(guò)不同高度的位置記錄在紙上后取下紙，用直尺將點(diǎn)連成折線
[解析]　斜槽的末端保持水平，使得小球有水平初速度，故A正確；每次必須由靜止從同一高度下落，使得小球離開(kāi)時(shí)具有相同的速度，故B正確；記錄小球經(jīng)過(guò)不同高度的位置時(shí)，不需等距離下降，故C錯(cuò)誤；小球的運(yùn)行軌跡是平滑曲線，不能畫(huà)成折線，故D錯(cuò)誤。
(2)某次實(shí)驗(yàn)畫(huà)出小球運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖中曲線所示，A、B、C是曲線上的三個(gè)點(diǎn)，取A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，坐標(biāo)如圖所示，重力加速度g取10 m/s2，則小球由A到B的時(shí)間t＝______s，小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度v0＝______m/s，小球經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)速度為_(kāi)_____m/s。
4．頻閃攝影是研究變速運(yùn)動(dòng)常用的實(shí)驗(yàn)手段。在暗室中，照相機(jī)的快門(mén)處于常開(kāi)狀態(tài)，頻閃儀每隔一定時(shí)間發(fā)出一次短暫的強(qiáng)烈閃光，照亮運(yùn)動(dòng)的物體，于是膠片上記錄了物體在幾個(gè)閃光時(shí)刻的位置。某物理小組利用如圖甲所示裝置探究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律。他們分別在該裝置正上方A處和右側(cè)正前方B處安裝了頻閃儀器并進(jìn)行了拍攝，得到的頻閃照片如圖乙所示，O為拋出點(diǎn)，P為運(yùn)動(dòng)軌跡上某點(diǎn)。根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析下列問(wèn)題(g取10 m/s2)。
(1)圖乙中，頻閃儀器A所拍攝的頻閃照片為_(kāi)_______[選填“(a)”或“(b)”]。[解析]　小球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，故頻閃儀器A所拍攝的頻閃照片為(b)。
5．同學(xué)在研究平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)原來(lái)的實(shí)驗(yàn)方法不容易確定平拋小球在運(yùn)動(dòng)中的準(zhǔn)確位置。于是，在實(shí)驗(yàn)中用了一塊平木板附上復(fù)寫(xiě)紙和白紙，豎直立于正對(duì)槽口前某處，如圖所示，使小球從斜槽上滑下，小球撞在木板上留下痕跡A，將木板向后移動(dòng)距離x，再使小球從斜槽上同樣高度滑下，小球撞在木板上留下痕跡B，將木板再向后移動(dòng)距離x，小球再?gòu)男辈凵贤瑯痈叨然拢俚玫胶圹EC。A、B間的距離為y1，A、C間的距離為y2。若測(cè)得木板后移距離x＝10 cm，測(cè)得y1＝6.0 cm，y2＝16.0 cm。

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3 實(shí)驗(yàn)：探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)

版本： 人教版 (2019)

年級(jí)： 必修 第二冊(cè)

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