高一物理实验 研究平抛物体的运动和本章复习人教版知识精讲

高一物理实验 研究平抛物体的运动和本章复习人教版
【同步教育信息】
一. 本周教学内容：
1. 实验：研究平抛物体的运动。

2. 本章复习。

二. 知识要点：
实验要点：学会用实验方法描绘出平抛运动的轨迹，能根据运动轨迹分析实验数据求出平抛物体的初速度。

三. 重难点分析： 〔一〕实验： 1. 实验原理：
平抛运动是以速度0v 沿水平方向抛出后，物体只在重力作用下的运动。

由于抛出的物体只受重力，在水平方向不受力，所以平抛运动为曲线运动，可以在水平和竖直方向运动合成为平抛运动，即一个水平方向的匀速运动，竖直方向的自由落体运动合成为平抛运动。

运动的位移和速度分别在水平和竖直方向表达式为：⎪⎩
⎪
⎨⎧==2021gt y t
v x ，⎩⎨
⎧==gt v v v y x 0。

假设由的x 、y 求0v ，如此位移公式消去t 得y
g
x v 20=。

2. 实验器材：
斜槽轨道、金属小球、木板〔附竖直固定支架〕坐标纸、图钉、刻度尺、重锤、铅笔。

3. 实验步骤：
〔1〕将斜槽轨道放在实验桌上，其末端伸出桌外调节末端使其切线水平后固定。

检查斜槽末端是否水平的方法：将小球放于槽内平直局部，小球不稳定滚到较低端，调到水平时如此小球放于槽内任一位置都可稳定。

准确调整如此需用水平仪调整。

〔2〕用图钉把坐标纸钉在木板上，让木板竖直固定，其左上方靠近斜槽轨道末端，用重锤检查坐标纸上的竖线是否竖直，整个实验装置如下列图。

用重锤线指示，把木板调整到竖直方向，使小球平抛的轨道平面与木板面平行，保证在重复实验过程中，木板与斜槽的相对位置不变。

〔3〕建立直角坐标系xOy ：以小球做平抛运动的起点为原点O ，过原点竖直向下为Oy 轴，水平方向为Ox 轴。

确定坐标原点的方法是把小球放在斜槽水平局部末端，球心高度处为原点。

〔4〕让小球由斜槽的某一固定位置自由滚下，由O 点开始做平抛运动，先估计小球经过的位置，把铅笔尖指在这一位置，让小球从原来释放的位置滚下，看是否与铅笔相碰，如此反复数次，较准确确实定小球通过位置，并在坐标纸上记下这一点。

〔5〕依次改变x 值，用与〔4〕同样的方法确定小球通过其它点的位置。

〔6〕取下坐标纸，用刻度尺量出小球经过的各点的坐标值。

〔7〕在坐标纸上把小球经过的点用平滑曲线连接起来，得到小球平抛运动轨迹。

〔8〕由〔6〕中得到的坐标值代入公式y
g
x
v 20 依次求出0v ，再取平均值。

4. 须知事项：
〔1〕斜槽轨道末段必须是水平的。

〔2〕木板和斜槽轨道都必须在竖直平面内。

〔3〕在斜槽上设置标记，以使小球每次开始滚下的位置一样。

〔4〕调整小球释放高度使小球轨迹在坐标纸上分布合理，根本是从左上角到右下角。

〔5〕计算平抛运动初速度时，在轨迹上取点要离原点远些以减小误差。

5. 误差分析：
〔1〕安装调整未达到要求，使小球运动不是平抛运动。

〔2〕坐标系的建立时，原点、x 轴、y 轴方向确实定误差较大，尤其是误把斜槽轨道末端当成原点，忽略了小球半径，误差显著。

〔3〕小球从斜槽上滚下的初始位置不同，使平抛运动的初速度不固定。

〔二〕本章知识：
本章知识网络
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⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩
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⎪⎨⎧⎪⎩
⎪⎨⎧====================动物体逐渐远离圆心的运力时，提供圆周运动所需向心合力突然消失或不足以离心运动为瞬时值、的大小和方向均改变、、、，合力不与速度方向垂直变速圆周运动时刻与速度方向垂直心，变加速运动，合力指向圆方向时刻改变，沿半径及供，，大小不变，由合力提向心力：，大小不变向心加速度：性质：变速曲线运动关系大小恒定恒定，、、、，转速频率周期角速度线速度描述匀速圆周运动和下落高度共同决定度，水平射程由初速度飞行时间决定于下落高竖直方向：自由落体，水平方向：匀速运动，运动规律轨迹是抛物线匀变速曲线运动，运动重力加速度加速度作用沿水平方向，只受重力产生条件：初速度平抛物体的运动等时性、等效性，合运动与分运动具有各分运动各自独立进行速度进行合成和分解
则，将位移、速度和加应用矢量平行四边形定运动的方法复杂是研究曲线运动的合成和分解方向不在同一直线上产生条件：合力与速度动必有加速度，是变速运方向，时刻改变着
速度方向沿曲线的切线曲线运动的特点动运线曲向向，)(4122221)()(22
2
22
2200ωωωωπωππωπωωϕωv ma r m r v m F F a v F a ma F v T r r r v a n T f n T T r r v v n f T n f T t t s v gt v gt y t v x g a v y
【典型例题】
[例1] 在做研究平抛物体的运动实验时，让小球依次沿同一轨道运动，通过描点法画出小
球做平抛运动的轨迹。

为了能较准确地描绘出运动轨迹，如下一些操作要求。

将你认为正确的选项前面的字母填在横线上。

A. 通过调节，使斜槽的末段保持水平
B. 每次释放小球的位置必须不同
C. 每次必须由静止释放小球
D. 小球运动时不应与木板上的坐标纸接触
E. 将球的位置记录在纸上后，取下纸，连接各点成轨迹
解析：只有斜槽末段保持水平，小球才能做平抛运动A选项正确。

每次释放小球位置不同如此平抛运动的初速度不等B错。

依同理C正确，球与坐标纸不接触才能使小球运动中只受重力，D正确。

连点成曲线时，一定要用平滑曲线
．．．．，连成折线就不是小球平抛运动的轨迹了。

∴正确选项是A、C、D
[例2] 用斜槽轨道做平抛运动的实验时
〔1〕实验装置的调整要求是
①
②。

〔2〕实验中应注意的地方是
①
②。

〔3〕作出平抛运动轨迹后，为计算出初速度，需要测量的物理量是
①
②。

解析：
〔1〕调整要求是
①斜槽末段槽口处的切线要水平
②斜槽轨道和木板必须竖直。

〔2〕须知事项：
①记录好平抛运动起始点
②小球每次释放的位置要一致。

〔3
②
即可算出
[例3]
解析：
t v S 0=221at L =
2sin 2
1
t g θ=θθsin /sin g m mg a == 解得：θsin 20g L
v S =
[例4] 如右图所法，光滑圆弧轨道ABCD 固定在竖直平面内，其A 点与圆心等高，D 为轨道最高点，DB 为竖直直径，AC 为水平直径。

AE 为水平面。

从A 点正上方高为h 的P 点释放一小球，落到A 点进入圆弧轨道，h 足够大，使小球能沿圆弧到D 点，如此小球通过D 点后
1. 物体运动时，假设其加速度恒定，如此物体〔 〕 A. 一定做匀变速直线运动 B. 一定做直线运动 C. 可能做曲线运动 D. 可能做圆周运动
2. 甲、乙两球位于同一竖直线上的不同位置，甲比乙高出h ，将甲、乙两球以1v ，2v 速度沿同一水平方向抛出，不计空气阻力，如下条件中，可能使乙球击中甲球的是〔 〕 A. 同时抛出，且21v v < B. 甲迟抛出，且21v v >
C. 甲早抛出，且21v v >
D. 甲早抛出，且21v v <
3. 甲、乙两个物体分别放在广州和，它们随地球一起转动时，下面说法正确的答案是〔 〕
A. 甲的线速度大，乙的角速度小
B. 甲的线速度大，乙的角速度大
C. 甲和乙的线速度相等
D. 甲和乙的角速度相等 4. 关于圆周运动的如下说法中正确的答案是〔 〕
A. 做匀速圆周运动的物体，在任何相等的时间内，通过的位移都一样
B. 做匀速圆周运动的物体，在任何相等的时间内，通过的路程都相等
C. 做圆周运动的物体的加速度一定指向圆心
D. 做圆周运动的物体的加速度不一定指向圆心
5. 关于曲线运动和圆周运动，以下说法正确的答案是〔 〕 A. 做曲线运动的物体受到的合外力一定不为0
B. 做曲线运动的物体加速度一定是变化的
C. 做圆周运动的物体受到的合外力一定指向圆心
D. 匀速圆周运动的加速度一定是变化的
6. 一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内转动，圆盘半径为R，甲、乙物体质量分别是M和m
同向行驶敌方的汽车，欲使投弹击中汽车，飞机应在处投弹。

10. 飞行员最多可承受9倍的重力加速度带来的影响，当飞机在竖直平面内沿圆弧道俯冲时的速度为v，如此飞机俯冲的轨道半径的最小值是。

11. 30厘米长的绳的下端拴着一个小球，小球受到一个水平冲力作用，在竖直面内做圆周运动，如果小球通过圆周的最高点时，绳刚好没有发生形变，小球在圆周的最高点的速v
度=。

12. 如图5—13—3所示，有一根长为l2的轻质细线，它的两端固定在一根长为l的竖直轴AB上，线上套一个可以自由移动的小球，当转轴转动时，小环正好以B为圆心，在水平
v。

面内做匀速圆周运动，如此线的张力为F=，小环的线速度=
三.
13.
〔1
〔2
2 m〕
/
10s
14.
个小球B
15.
16. 远？
一.
1. C
2. D
3. D
4. BD
5. AD
6. D
7. BD
8. C 二.
9. 水平距离为800m10. g v 8/2
11. s m /312.
mg 4
5
，
23gl 13.〔1〕s rad /20 〔2〕s rad /210
三.
14. 两球水平距离为H
15. 末速度垂直︒=∠+∠9021，23∠=∠，矢量三角形相似，1
2v gt
gt v =，g
v v t 21=
16. h h H g
h H gh
vt S )(2)
(22-=-==，当H h 21=时S 最大
∴H h 2
1
=。