2022版新高考物理鲁科版一轮复习学案：第5章 实验6 探究平抛运动的特点 WORD版含解析.doc

实验六探究平抛运动的特点

1．斜槽安装：实验中必须调整斜槽末端切线水平，将小球放在斜槽末端水平部分，若能使小球在平直轨道上的任意位置静止，斜槽末端的切线就水平了。
2．方木板固定：方木板必须处于竖直平面内，固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直。
3．小球释放
(1)小球每次必须从斜槽上同一位置由静止滚下。
(2)小球开始滚下的位置高度要适中，以使小球平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜。
4．坐标原点：坐标原点不是槽口的端点，而是小球出槽口时球心在木板上的投影点。
5．初速度的计算：在轨迹上选取离坐标原点O较远的一些点来计算初速度。

1．安装斜槽时，其末端切线不水平，导致小球离开斜槽后不做平抛运动产生误差。
2．建立坐标系时，坐标原点的位置确定不准确，导致轨迹上各点的坐标不准确产生误差。
3．小球每次自由滚下时的起始位置不完全相同，导致轨迹出现误差。
4．确定小球运动的位置时，出现误差。
5．量取轨迹上各点的坐标时，出现误差。

考点1实验原理与实验操作
典例(2019·北京高考)用如图甲所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直硬板上。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。移动挡板，重新释放钢球，如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。

(1)下列实验条件必须满足的有______。
A．斜槽轨道光滑
B．斜槽轨道末端水平
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
(2)为定量研究，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坐标原点；在确定y轴时______________(选填“需要”或“不需要”)确保y轴与重垂线平行。
②若遗漏记录平抛运动轨迹的起始点也可按下述方法处理数据：如图乙所示，在轨迹上取A、B、C三点，AB和BC的水平间距相等且均为x，测得AB和BC的竖直间距分别是y1和y2，则eq\f(y1,y2)________(选填“大于”“等于”或“小于”)eq\f(1,3)，可求得钢球平抛的初速度大小为____________(已知当地重力加速度为g，结果用上述字母表示)。

(3)伽利略曾研究过平抛运动，他推断：从同一炮台水平发射的炮弹，如果不受空气阻力，不论它们能射多远，在空中飞行的时间都一样。这实际上揭示了平抛物体______。
A．在水平方向上做匀速直线运动
B．在竖直方向上做自由落体运动
C．在下落过程中机械能守恒
(4)牛顿设想，把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落地点就一次比一次远，如果速度足够大，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星。同样是受地球引力，随着抛出速度的增大，物体会从做平抛运动逐渐变为做圆周运动，请分析原因。
【自主解答】
解析：(1)斜槽的作用是提供一个恒定的水平速度，水平速度要求斜槽轨道末端水平，B正确；速度大小恒定，则要求应将钢球每次从斜槽上相同的位置无初速度释放，对斜槽轨道是否光滑无要求，A错误，D正确；记录平抛运动的轨迹时，对挡板高度变化无要求，C错误。
(2)①平抛运动的起点是球心对应的位置，确定y轴时，需要确保y轴平行于重垂线。
②AB和BC的水平间距相等，由于钢球在水平方向上的运动是匀速直线运动，可推出AB和BC的时间间隔相等；竖直方向是匀加速直线运动，则y＝v0t＋eq\f(1,2)gt2，若竖直初速度为0，位移之比是1∶3；A点的竖直速度不为0，eq\f(y1,y2)>eq\f(1,3)，y2－y1＝gT2，v0＝eq\f(x,T)，求得v0＝xeq\r(\f(g,y2－y1))。
(3)炮台的竖直高度一定，炮弹在竖直方向上做自由落体运动，下落时间相同，A、C错误，B正确。
(4)物体的初速度较小时，运动范围很小，引力可以看成恒力——重力，做平抛运动；随着物体初速度的增大，运动范围变大，引力不能再看成恒力；当物体的初速度达到第一宇宙速度时，物体绕地球做圆周运动而成为地球卫星。
答案：(1)BD(2)①球心需要②大于xeq\r(\f(g,y2－y1))(3)B(4)见解析
考点2数据分析与误差分析
典例在研究平抛运动的实验中，某同学只记录了小球运动途中A、B、C三点的位置，取A点为坐标原点，则各点的位置坐标如图所示(g取10m/s2)。

(1)为了准确地描绘出平抛运动的轨迹，下列要求合理的是______。
A．小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放
B．斜槽轨道必须光滑
C．斜槽轨道末端必须水平
D．本实验必需