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2025屆高三物理一輪復習實驗5 探究平拋運動的特點(共41張PPT)

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2025屆高三物理一輪復習實驗5 探究平拋運動的特點(共41張PPT)

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(共41張PPT)
第四章
曲線運動 萬有引力與宇宙航行
實驗5 探究平拋運動的特點
1.知道平拋運動的條件是只受重力作用,具有水平方向的初速度。2.知道平拋運動的軌跡是拋物線,會在實驗中描繪其軌跡。3.會利用描繪的軌跡求平拋運動的初速度。
實驗儲備·歸納
自主落實 回扣教材
實驗類型·突破
關鍵能力 深度剖析
【典例1】 (2023·浙江6月卷)在“探究平拋運動的特點”實驗中。
類型1 實驗基本技能應用
(1)用圖甲裝置進行探究,下列說法正確的是________(填選項字母)。
A.只能探究平拋運動水平分運動的特點
B.需改變小錘擊打的力度,多次重復實驗
C.能同時探究平拋運動水平、豎直分運動的特點
(2)用圖乙裝置進行實驗,下列說法正確的是________(填選項字母)。
A.斜槽軌道M必須光滑且其末端水平
B.上下調節擋板N時必須每次等間距移動
C. 小鋼球從斜槽M上同一位置靜止滾下

解析 (1)用題圖甲所示的實驗裝置,只能探究平拋運動豎直分運動的特點,A、C兩項錯誤;在實驗過程中,需要改變小錘擊打的力度,多次重復實驗,B項正確。
(2)為了保證小球做平拋運動,需要斜槽末端水平,為了保證小球拋出時速度相等,每一次小球需要從同一位置靜止釋放,斜槽不需要光滑,A項錯誤,C項正確;上下調節擋板N時不必每次等間距移動,B項錯誤。

答案 (1)B (2)C (3)D
【典例2】 在“探究平拋運動的特點”實驗中,采用了如圖甲所示的裝置,實驗操作是:讓小球多次沿同一軌道運動,描繪出小球平拋運動的軌跡。
(1)(多選)下列操作正確的是________(填選項字母)。
A.必須調整斜槽,使其末端水平
B.小球運動時擋板及白紙應保持豎直
C.每次必須從斜槽上同一位置由靜止釋放小球
D.小球在運動過程中與白紙間有摩擦不影響實驗結論
(2)描出小球平拋運動的軌跡如圖乙所示,O為拋出點,A、B為軌跡上的兩點,OA、AB豎直方向高度分別為y1、y2,按照自由落體規律,若y1∶y2=________,則OA、AB段時間間隔相等;在誤差允許的范圍內,若x1∶x2=________,則說明小球在水平方向上的分運動是勻速直線運動。
解析 (1)通過調節使斜槽末端保持水平,是為了保證小球做平拋運動, A項正確;小球在豎直面內做平拋運動,避免因摩擦而使運動軌跡改變, 小球運動時不應與木板上的白紙相碰撞,故小球運動時擋板及白紙應保持豎直,B項正確;因為要畫同一運動的軌跡,必須每次釋放小球的位置相
同,由靜止釋放,以保證獲得相同的初速度,C項正確;小球在運動過程中與白紙間有摩擦影響平拋軌跡,對實驗有影響,D項錯誤。
(2)O為拋出點,豎直方向自由落體運動,OA、AB段時間間隔相等,按照自由落體規律,則有y1∶y2=1∶3,水平勻速運動,在誤差允許的范圍內,則有x1∶x2=1∶1。
答案 (1)ABC (2)1∶3 1∶1
考向1 實驗方案創新
【典例3】 頻閃攝影是研究變速運動常用的實驗手段。在暗室中,照相機的快門處于常開狀態,頻閃儀每隔一定時間發出一次短暫的強烈閃光,照亮運動的物體,于是膠片上記錄了物體在幾個閃光時刻的位置。某物理小組利用如圖甲所示的裝置探究平拋運動規律。他們分別在該裝置正上方A處和右側正前方B處安裝了頻閃儀器并進行了拍攝,得到的頻閃照片如圖乙所示,O為拋出點,P為運動軌跡上某點。則根據平拋運動規律分析下列問題(g取10 m/s2):
類型2 實驗的遷移、拓展和創新
(1)乙圖中,A處攝像頭所拍攝的頻閃照片為________(填“a”或“b”)。
(2)測得圖乙a中OP距離為30 cm,b中OP距離為45 cm,則平拋小球的初速度大小應為________m/s,小球在P點速度大小應為________m/s。


  從裝置的設置和實驗過程的描述中得到實驗方案的設計思路是解題的關鍵。A處攝像頭拍攝的是水平方向的分運動,B處攝像頭拍攝的是豎直方向的分運動,所以圖a和圖b分別描述的是水平分運動和豎直分運動。
考向2 實驗器材改進
【典例4】 某校的同學們利用某手機APP的定時連拍功能來探究物體的平拋運動,實驗步驟如下:
①一同學站在豎直墻邊,將小球沿平行于墻面的豎直面內水平向右拋出,另一位同學隨即啟動手機APP,拍攝下了不同時刻小球位置的照片;
②用刻度尺測出某一塊磚塊的高度d和長度L;
③用平滑的曲線將小球四個位置連接起來,得到小球的部分運動軌跡如圖所示。
小球所受空氣阻力可以忽略不計,重力加速度為g,墻面的每一塊磚都完全相同。請分析下列問題:
(1)手機APP里設置的定時連拍的時間間隔為T=________。
(2)小球在位置B的速度大小為vB=________________________。



考向3 實驗目的改變
【典例5】 圖甲為某種瓶裝水電動取水器,某實驗小組利用平拋運動規律測量該取水器取水時的流量(單位時間流出水的體積)。實驗方案如下:
(1)利用游標卡尺測量取水器出水管內徑d,如圖乙所示,應利用游標卡尺________部分進行測量(選填圖乙中的字母代號),讀數為________mm。
(2)調節取水器管口方向,使取水器啟動后,水從管口水平射出。
(3)待水在空中形成穩定的彎曲水柱后,緊貼水柱后方放置白底方格板
(已知每個正方格的邊長為L),并利用手機正對水柱拍攝照片,如圖丙所示。
(4)已知當地重力加速度為g,根據圖丙可以計算水從O點運動到P點所需要的時間為________(用L、g進行表示)。
(5)已知流量的決定式為Q=S·v(其中S為水流的橫截面積,v為水流的速度大小)。由上述信息可得出取水器取水時的流量為Q=_______(用L、g、d進行表示)。


高效訓練·提能
拓廣視野 智學慧考
1.用如圖所示的裝置研究平拋運動,請完成相關實驗內容。

(5)從數字計時器讀得小球通過光電門的遮光時間為6.2×10-3 s,則小球通過光電門時的瞬時速度為v1=________m/s(保留2位有效數字)。
(6)根據頻閃照片中記錄的信息,在圖中的坐標紙上標出小球離開斜軌后的5個連續位置A、B、C、D、E,讀得A、E兩位置的水平距離為12.00cm,由此可求得小球做平拋運動的初速度為v2=________m/s(保留2位有效數字)。
(7)(多選)多次實驗發現總是有v1>v2,導致這個結果的可能原因有________(填選項字母)。
A.小球在軌道斜面上受摩擦阻力
B.小球平拋運動過程受空氣阻力
C.小球平拋運動軌跡平面與坐標紙不平行
D.小球經過光電門時,球心與光線不在同一高度

(7)軌道斜面的作用是使小球獲得一個水平初速度,小球在軌道斜面上受摩擦阻力并不影響v2的大小,A項錯誤;小球平拋運動過程受空氣阻力,使得小球水平方向做減速運動,水平位移偏小,v2值偏小,B項正確;小球平拋運動軌跡平面與坐標紙不平行,會造成小球運動過程中在坐標紙上的水平投影位移偏小,v2偏小,C項正確;小球經過光電門時,球心與光線不在同一高度,會造成遮光時間變短,則造成v1偏大,D項正確。
答案 (5)1.0 (6)0.90 (7)BCD
2.(2021·全國乙卷)某同學利用圖甲所示裝置研究平拋運動的規律。實驗時該同學使用頻閃儀和照相機對做平拋運動的小球進行拍攝,頻閃儀每隔0.05 s發出一次閃光,某次拍攝后得到的照片如圖乙所示(圖中未包括小球剛離開軌道的影像)。圖中的背景是放在豎直平面內的帶有方格的紙板,紙板與小球軌跡所在平面平行,其上每個方格的邊長為5 cm。該同學在實驗中測得的小球影像的高度差已經在圖乙中標出。
完成下列填空:(結果均保留2位有效數字)
(1)小球運動到圖乙中位置A時,其速度的水平分量大小為________m/s,豎直分量大小為________m/s。
(2)根據圖乙中數據可得,當地重力加速度的大小為________ m/s2。

答案 (1)1.0 2.0 (2)9.7
3.用傳感器(如圖甲所示)和計算機可以方便地繪出物體運動的軌跡。選擇豎直方向為y軸、水平方向為x軸建立坐標系,圖乙是某次實驗中計算機繪出物體運動的軌跡,在軌跡上選B、C、D三個點,其中BC段與x軸平行,CD段是拋物線,測量得出各點的坐標分別為B(0,0.2 m)、C(0.1 m, 0.2 m)、D(1.3 m,1.0 m),已知重力加速度取g=10 m/s2。
(1)BC兩點縱坐標相同說明斜槽末端________(填“水平”或“不水平”)。
(2)可以求出物體從C到D的時間是________s。
(3)物體運動到D點時的速度是________m/s。

答案 (1) 水平 (2)0.4 (3)5

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