實(shí)驗(yàn)五探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn).2.會(huì)通過(guò)描繪的平拋運(yùn)動(dòng)軌跡計(jì)算物體的初速度.二、實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)運(yùn)動(dòng)的合成與分解原理,平拋運(yùn)動(dòng)可看作沿豎直方向和水平方向的兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng).在水平和豎直兩個(gè)方向中,先研究其中一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,再設(shè)法分析另外一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)規(guī)律.三、實(shí)驗(yàn)器材1.探究平拋運(yùn)動(dòng)豎直分運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)器材:小錘一個(gè)、兩個(gè)相同的小鐵球、平拋豎落儀一個(gè).2.探究平拋運(yùn)動(dòng)水平分運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)器材:斜槽、鋼球、白紙、復(fù)寫(xiě)紙、鉛垂線、鉛筆、平拋鐵架臺(tái)(有背板及水平放置的可上下調(diào)節(jié)的擋板).四、實(shí)驗(yàn)步驟1.探究平拋運(yùn)動(dòng)豎直分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)如圖甲所示,用小錘擊打彈性金屬片后,A球沿水平方向拋出,做平拋運(yùn)動(dòng);同時(shí)B球被松開(kāi),自由下落.A、B兩球同時(shí)開(kāi)始運(yùn)動(dòng).觀察兩球哪個(gè)先落地.分別改變小球距地面的高度和小錘擊打的力度,多次重復(fù)這個(gè)實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)時(shí),也可以用耳朵“聽(tīng)”來(lái)判斷兩球落地時(shí)刻的先后.2.探究平拋運(yùn)動(dòng)水平分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)在圖乙所示的裝置中,斜槽M末端水平.鋼球在斜槽中從某一高度滾下,從末端飛出后做平拋運(yùn)動(dòng).在裝置中有一個(gè)水平放置的可上下調(diào)節(jié)的傾斜擋板N,鋼球飛出后,落到擋板上.實(shí)驗(yàn)前,先將一張白紙和復(fù)寫(xiě)紙固定在裝置的背板上.鋼球落到傾斜的擋板上后,就會(huì)擠壓復(fù)寫(xiě)紙,在白紙上留下印跡.上下調(diào)節(jié)擋板N,通過(guò)多次實(shí)驗(yàn),在白紙上記錄鋼球所經(jīng)過(guò)的多個(gè)位置.最后,用平滑曲線把這些印跡連接起來(lái),就得到鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡.五、數(shù)據(jù)處理1.平拋運(yùn)動(dòng)豎直方向分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)觀察發(fā)現(xiàn),A、B兩球同時(shí)落地.改變小球距地面的高度和小錘擊打的力度,重復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí),兩球在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間和A球的水平初速度大小發(fā)生改變,但A、B兩球總是同時(shí)落地.說(shuō)明A球在豎直方向的分運(yùn)動(dòng)與B球完全相同,平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向的分運(yùn)動(dòng)為自由落體運(yùn)動(dòng).2.平拋運(yùn)動(dòng)水平方向分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)以小球出槽口時(shí)球心在白紙上的投影點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),以水平方向?yàn)閤軸,以豎直方向?yàn)閥軸,建立坐標(biāo)系.因?yàn)槠綊佭\(yùn)動(dòng)的豎直分運(yùn)動(dòng)為自由落體運(yùn)動(dòng),所以從起點(diǎn)開(kāi)始,相鄰相等時(shí)間間隔的豎直分位移之比為1∶3∶5∶…,據(jù)此可確定相等的時(shí)間間隔小球所在的位置,在x軸上從O點(diǎn)起,量出相等時(shí)間間隔內(nèi)的水平位移,可知各段位移相等,故平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向上的分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng).3.平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)由實(shí)驗(yàn)探究可知,平拋運(yùn)動(dòng)是水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng).六、誤差分析1.A、B兩球由于不完全相同,因而在空中所受阻力不同,產(chǎn)生誤差.2.探究平拋運(yùn)動(dòng)豎直分運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)時(shí),用小錘擊打彈性金屬片時(shí),A球不能完全水平飛出,B球不能立即被松開(kāi)、同時(shí)下落,產(chǎn)生誤差.3.安裝斜槽時(shí),其末端切線不水平,導(dǎo)致小球離開(kāi)斜槽后不做平拋運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生誤差.4.建立坐標(biāo)系時(shí),坐標(biāo)原點(diǎn)的位置確定不準(zhǔn)確,導(dǎo)致軌跡上各點(diǎn)的坐標(biāo)不準(zhǔn)確,產(chǎn)生誤差.5.小球每次自由滾下時(shí)起始位置不完全相同,導(dǎo)致軌跡出現(xiàn)誤差.6.確定小球運(yùn)動(dòng)的位置時(shí)不準(zhǔn)確,會(huì)導(dǎo)致誤差.7.量取軌跡上各點(diǎn)坐標(biāo)時(shí)不準(zhǔn)確,會(huì)導(dǎo)致誤差.七、注意事項(xiàng)1.用小錘水平擊打在彈性金屬片中央位置,確保A球能夠沿水平方向飛出.2.調(diào)節(jié)好平拋豎落儀,確保用小錘擊打彈性金屬片的同時(shí)B球被松開(kāi),自由下落.3.A、B兩小球選擇體積小、質(zhì)量大,大小、材料、質(zhì)量完全相同的小球.4.確保A、B兩球運(yùn)動(dòng)前高度相同,且落到同一水平面上.5.調(diào)節(jié)鐵架臺(tái),通過(guò)觀察鉛垂線,使鐵架臺(tái)底座水平,從而使擋板N水平,背板在豎直面內(nèi).6.斜槽的末端必須調(diào)節(jié)水平.7.鋼球必須從同一位置由靜止?jié)L下.8.鋼球應(yīng)選比較小的,使記錄的位置盡量準(zhǔn)確.1三個(gè)同學(xué)根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)條件,進(jìn)行了探究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn).(1)A同學(xué)采用如圖甲所示的裝置.用小錘擊打彈性金屬片,金屬片把A球沿水平方向彈出,同時(shí)B球被松開(kāi)自由下落,觀察到兩球同時(shí)落地,改變小錘打擊的力度,即改變A球被彈出時(shí)的速度,兩球仍然同時(shí)落地,這說(shuō)明.

(2)B同學(xué)采用如圖乙所示的裝置.兩個(gè)相同的弧形軌道M、N分別用于發(fā)射小鐵球P、Q,其中N的末端可看作與光滑的水平板相切(水平板足夠長(zhǎng)),兩軌道上端分別裝有電磁鐵C、D;調(diào)節(jié)電磁鐵C、D的高度使AC=BD,從而保證小鐵球P、Q在軌道出口處的水平初速度v0相等.現(xiàn)將小鐵球P、Q分別吸在電磁鐵C、D上,然后切斷電源,使兩小球能以相同的初速度v0同時(shí)分別從軌道M、N的末端射出.實(shí)驗(yàn)可觀察到的現(xiàn)象是.僅僅改變弧形軌道M的高度,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),仍能觀察到相同的現(xiàn)象.

(3)C同學(xué)采用頻閃拍照的方法拍攝到如圖丙所示的小球做平拋運(yùn)動(dòng)的照片,圖中每個(gè)小方格的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)=2.5cm,則由圖可求得該小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小為m/s.(保留兩位有效數(shù)字,g取10m/s2)

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2[2022·浙江1月選考]在“研究平拋運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中,以小鋼球離開(kāi)軌道末端時(shí)球心位置為坐標(biāo)原點(diǎn)O,建立水平與豎直坐標(biāo)軸.讓小球從斜槽上離水平桌面高為h處由靜止釋放,使其水平拋出,通過(guò)多次描點(diǎn)可繪出小球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)球心的軌跡,如圖所示.在軌跡上取一點(diǎn)A,讀取其坐標(biāo)(x0,y0),已知重力加速度為g.(1)下列說(shuō)法正確的是(填選項(xiàng)前的字母).

A.實(shí)驗(yàn)所用斜槽應(yīng)盡量光滑B.畫(huà)軌跡時(shí)應(yīng)把所有描出的點(diǎn)用平滑的曲線連接起來(lái)C.求平拋運(yùn)動(dòng)初速度時(shí)應(yīng)讀取軌跡上離原點(diǎn)較遠(yuǎn)的點(diǎn)的數(shù)據(jù)(2)根據(jù)題目所給信息,小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小v0=(填選項(xiàng)前的字母).

A.2gh B.C.x0g2h D.x(3)在本實(shí)驗(yàn)中要求小球多次從斜槽上同一位置由靜止釋放的理由是.

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考向一實(shí)驗(yàn)過(guò)程的創(chuàng)新3某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置,如圖甲.在水平桌面上放置一個(gè)斜面,讓鋼球從斜面上由靜止?jié)L下,鋼球滾過(guò)桌邊后便做平拋運(yùn)動(dòng).在鋼球拋出后經(jīng)過(guò)的地方放置一塊水平木板,木板由支架固定成水平,木板所在高度可通過(guò)豎直標(biāo)尺(未畫(huà)出)讀出,木板可以上下自由調(diào)節(jié).在木板上固定一張白紙.該同學(xué)在完成裝置安裝后進(jìn)行了如下步驟的實(shí)驗(yàn):A.實(shí)驗(yàn)前在白紙上畫(huà)一條直線,并在線上標(biāo)出a、b、c三點(diǎn),且ab=bc=20.00cm,如圖乙B.讓鋼球從斜面上的某一位置由靜止?jié)L下,調(diào)節(jié)木板高度,使得鋼球正好擊中a點(diǎn),記下此時(shí)木板與桌面的高度差h1=hC.讓鋼球從斜面上的同一位置由靜止?jié)L下,調(diào)節(jié)木板高度,使得鋼球正好擊中b點(diǎn),記下此時(shí)木板與桌面的高度差h2=h+10.00(cm)D.讓鋼球從斜面上的同一位置由靜止?jié)L下,調(diào)節(jié)木板高度,使得鋼球正好擊中c點(diǎn),記下此時(shí)木板與桌面的高度差h3=h+30.00(cm)(1)下列說(shuō)法中正確的是(填選項(xiàng)前的字母).

A.實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)保持桌面水平B.每次應(yīng)使鋼球從同一位置由靜止開(kāi)始釋放C.必須選擇對(duì)鋼球摩擦力盡可能小的斜面D.必須選擇對(duì)鋼球摩擦力盡可能小的桌面(2)該同學(xué)由上述測(cè)量結(jié)果即可粗測(cè)出鋼球的平拋初速度大小v0=m/s,鋼球擊中b點(diǎn)時(shí)其豎直分速度大小為vby=m/s.已知重力加速度g取10m/s2,空氣阻力不計(jì).(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)

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考向二數(shù)據(jù)處理的創(chuàng)新4[2023·寧波模擬]在做“探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)時(shí):(1)鋼球拋出點(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.

(2)某同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到的軌跡如圖甲所示,由軌跡可知,豎直距離yOA∶yAB∶yBC=,tOA∶tAB∶tBC=,這表明豎直方向是初速度為的運(yùn)動(dòng).

(3)該同學(xué)在軌跡上選取間距較大的幾個(gè)點(diǎn),測(cè)出其坐標(biāo),并在直角坐標(biāo)系內(nèi)繪出了y-x2圖像(如圖乙所示),此鋼球的初速度v0=0.49m/s,則豎直方向的加速度g=m/s2.(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)

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考向三實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡膭?chuàng)新5[2023·溫州模擬]如圖所示為某實(shí)驗(yàn)小組利用平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律測(cè)量電動(dòng)抽水器的流量(每秒排出的液體體積)實(shí)驗(yàn)裝置.實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下:(1)將水桶和薄底水杯放在同一水平桌面上.測(cè)量抽水器出水管內(nèi)徑(直徑)d,調(diào)節(jié)管口方向.啟動(dòng)抽水器后水均勻地從管口水平射出.(2)水柱離開(kāi)管口落入水杯,管口與落點(diǎn)間的水平距離x=33.00cm,管口距桌面高度h=cm(由圖中讀出).

(3)已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭取9.8m/s2,則水從管口流出的初速度v0=