2024高考物理一轮复习 第20讲 探究平抛运动的特点（课件）

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1、掌握并会利用实验的原理，探究平抛运动的特点，并会做出必要的误差分析。2、能够在原型实验基础上，通过对实验的改进或者创新，做出同类探究。
知识点　实验目的、器材、原理、步骤、注意事项、误差分析
1．实验原理(1)在同一高度将A球水平抛出的同时由静止释放B球，两球同时落地，说明平抛运动的竖直分运动为自由落体运动。(2)用描迹法画出小球平抛运动的轨迹，以抛出点为坐标原点建立直角坐标系，在轨迹上选取A、B、C、D四点，满足yA∶yB∶yC∶yD＝1∶4∶9∶16，则有TOA＝TAB＝TBC＝TCD，由xA∶xB∶xC∶xD＝1∶2∶3∶4可知平抛运动水平分运动为匀速运动。
3．实验步骤及数据分析(1)探究平抛运动竖直分运动的特点①按图甲所示将仪器安装好，调节A、B两球等高，且平抛平台水平。②用小锤击打弹性金属片后，A球沿水平方向抛出，做平抛运动；同时B球被释放，自由下落，做自由落体运动。观察两球的运动轨迹，比较它们落地时间的先后。③分别改变小球距地面的高度和小锤击打的力度，多次重复这个实验，记录实验现象。④根据实验现象得出平抛运动在竖直方向的分运动是自由落体运动。
(2)探究平抛运动水平分运动的特点①按如图乙所示安装好实验装置，将一张白纸和复写纸固定在装置的背板上，调节斜槽M末端水平。②让钢球在斜槽中从某一高度由静止滚下，落在水平放置的可上下调节的倾斜挡板N上，就会挤压复写纸，在白纸上留下印迹。上下调节挡板N，通过多次实验，在白纸上记录钢球所经过的多个位置。最后，用平滑曲线把这些印迹连接起来，就得到钢球做平抛运动的轨迹。
③把小球平抛运动的抛出点印记在白纸上，取下白纸，以抛出点O为坐标原点，以水平方向为x轴，竖直向下为y轴建立直角坐标系，在小球平抛运动轨迹上选取A、B、C、D四点，使yA∶yB∶yC∶yD＝1∶4∶9∶16；测出A、B、C、D四点的x坐标值，若xA∶xB∶xC∶xD＝1∶2∶3∶4，即可知平抛运动的水平分运动为匀速运动。
4．误差分析(1)斜槽末端没有调至水平，小球离开斜槽后不做平抛运动。(2)确定小球运动的位置时不准确。(3)量取轨迹上各点坐标时不准确。
5．注意事项(1)实验中必须使斜槽末端的切线水平(检验是否水平的方法是：将小球放在斜槽末端水平部分，看其是否能静止)。(2)方木板必须处于竖直平面内，固定时要用铅垂线检查坐标纸竖线是否竖直。(3)小球每次必须从斜槽上同一位置由静止滚下。(4)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。(5)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。
1．某同学用如图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的硬板上。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．小球每次必须从斜槽上同一位置静止释放B．斜槽轨道末端必须保持水平C．本实验必需的器材还有刻度尺和停表D．每次必须严格地等距离下降记录钢球位置
考向1 实验原理与操作
考向2 数据处理与误差分析
将小球放在斜槽末段，若小球不滚动，则说明斜槽末段水平
使挡板MN到Q的距离分别之比分别为1:4:9:16:…
知识点　实验方案的改进
实验装置的改进：实验中利用频闪仪器拍摄平抛运动轨迹。
利用改变相同水平距离控制相同的运动时间，实验中用一块附上复写纸和白纸的竖直木板，小球从斜面上滑下，平抛后撞在木板上留下痕迹，准确地确定落点，进而确定小球在不同水平位置的竖直位置。
考向1 实验原理的改进
2．如图1所示，某实验小组用传感器和计算机研究平抛运动，传感器系统采集频率为50Hz。如图2所示为计算机描绘出的平抛运动轨迹的一段，对轨迹上的七个点从上到下依次编号为1、2、3、4、5、6、7，数据如下表，其中x、y均是相对坐标原点的位置数据。
考向2 实验器材的创新
（2023年6月浙江高考真题）在“探究平抛运动的特点”实验中
（1）用图1装置进行探究，下列说法正确的是________。A．只能探究平抛运动水平分运动的特点B．需改变小锤击打的力度，多次重复实验C． 能同时探究平抛运动水平、竖直分运动的特点（2）用图2装置进行实验，下列说法正确的是________。A．斜槽轨道M必须光滑且其末端水平B．上下调节挡板N时必须每次等间距移动C． 小钢球从斜槽M上同一位置静止滚下