2025高考物理一轮考点突破训练第4章抛体运动与圆周运动实验5探究平抛运动的特点考点2创新实验提升

这是一份2025高考物理一轮考点突破训练第4章抛体运动与圆周运动实验5探究平抛运动的特点考点2创新实验提升，共4页。试卷主要包含了实验方法的改进，求初速度方法的创新等内容，欢迎下载使用。
1．实验方法的改进
2．求初速度方法的创新
由x＝v0t，y＝eq \f(1,2)gt2可得y＝eq \f(g,2v\\al(2,0))x2，做y－x2图像，由斜率求出v0。
►考向1 实验方法的创新
物理老师给学生布置的周末家庭作业是利用家中可利用的物品，探究物体平抛运动的规律。李明同学认为墙壁垂直地板，是竖直的，在父亲的帮助下找到了一段弯曲的薄壁金属管、米尺、白纸、复写纸、小矩形木块、直径略小于金属管内径的金属钢珠和餐桌、自制了水平仪等，安装了如图甲所示的装置，每次改变餐桌(装置用胶带固定在餐桌上)和墙之间的距离，让钢珠从金属管顶端由静止滚下，通过碰撞复写纸，在白纸上记录钢球的落点。
(1)为了正确完成实验，以下做法必要的是 AB ；
A．李明把钢珠轻轻地放在光滑的餐桌桌面上检查桌面是否水平
B．管子在餐桌桌面上的投影和餐桌长边平行，餐桌宽边和墙壁平行
C．使金属管的底端与桌边重合
D．要求金属管内部绝对光滑
(2)李明每次将餐桌向远离墙壁的方向移动，用米尺测量保证宽边的两桌腿到墙壁距离每次增加0.2 m，通过几次重复试验，挑了一张理想的有4个连续落点痕迹的白纸，如图乙所示。测量的距离依次为5.0 cm、15.0 cm、25.0 cm，重力加速度g＝10 m/s2，钢珠离开桌面时的速度为 2 m/s，钢珠打到C点的速度大小为 2eq \r(2) m/s(结果可用根号表示)；
(3)C点距离桌面的竖直高度为 0.2 m。
[解析] (1)由于本实验要测定平抛运动的初速度，钢球从固定斜面下滑后，桌面应保持水平，当把钢珠轻轻地放在光滑的餐桌桌面上不动时，桌面则水平，未水平时钢珠会滚动，A正确；由于餐桌桌面是矩形，B选项操作保证了从餐桌边沿飞出的初速度和竖直墙壁垂直，B正确；金属管的底端与桌边重合不是必要的，C错误；钢珠下滑时对金属管是否粗糙无要求，只要确保钢珠能下滑且每次受到的阻力相同即可，D错误。
(2)由于钢球平抛时在竖直方向做自由落体运动，所以根据Δy＝gT2
代入数据解得相邻时间T＝0.1 s
由于餐桌每次在水平方向移动0.2 m，所以根据v＝eq \f(x,T)
代入数据解得钢珠离开桌面时的速度为v0＝2.0 m/s
钢珠打到C点时vy＝eq \f(BD,2T)，代入数据解得vy＝2.0 m/s
根据vC＝eq \r(v\\al(2,y)＋v\\al(2,0))，代入数据解得vC＝2eq \r(2) m/s。
(3)钢珠在竖直方向上做自由落体运动，则有h＝eq \f(v\\al(2,y),2g)＝0.2 m。
►考向2 数据处理的创新
(2022·福建卷)某实验小组利用图(a)所示装置验证小球平抛运动的特点。实验时，先将斜槽固定在贴有复写纸和白纸的木板边缘，调节槽口水平并使木板竖直；把小球放在槽口处，用铅笔记下小球在槽口时球心在木板上的水平投影点O，建立xOy坐标系。然后从斜槽上固定的位置释放小球，小球落到挡板上并在白纸上留下印迹。上下调节挡板进行多次实验。实验结束后，测量各印迹中心点O1、O2、O3…的坐标，并填入表格中，计算对应的x2值。
(1)根据上表数据，在图(b)给出的坐标纸上补上O4数据点，并绘制“y－x2”图线 见解析 。
(2)由y－x2图线可知，小球下落的高度y，与水平距离的平方x2成 线性 (填“线性”或“非线性”)关系，由此判断小球下落的轨迹是抛物线。
(3)由y－x2图线求得斜率k，小球平抛运动的初速度表达式为v0＝ eq \r(\f(g,2k)) (用斜率k和重力加速度g表示)。
(4)该实验得到的y－x2图线常不经过原点，可能的原因是 水平射出点未与O点重合 。
[解析] (1)根据上表数据在坐标纸上描出O4数据点，并绘制“y－x2”图线如图所示
(2)由y－x2图线为一条倾斜的直线可知，小球下落的高度y，与水平距离的平方x2成线性关系。
(3)根据平抛运动规律可得x＝v0t
y＝eq \f(1,2)gt2
联立可得y＝eq \f(1,2)geq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(x,v0)))2＝eq \f(g,2v\\al(2,0))x2
可知y－x2图像的斜率为k＝eq \f(g,2v\\al(2,0))
解得小球平抛运动的初速度为v0＝eq \r(\f(g,2k))。
(4)y－x2图线是一条直线，但常不经过原点，说明实验中测量的y值偏大或偏小一个定值，这是小球的水平射出点未与O点重合，位于坐标原点O上方或下方所造成的。O1
O2
O3
O4
O5
O6
y/cm
2.95
6.52
9.27
13.20
16.61
19.90
x/cm
5.95
8.81
10.74
12.49
14.05
15.28
x2/cm2
35.4
77.6
115.3
156.0
197.4
233.5