2013年高考物理 考前指导 平抛物体的运动

2013年高考物理考前指导平抛物体的运动一、实验目的1用实验方法描出平抛物体的运动轨迹。2由运动轨迹求平抛物体的初速度。二、实验器材斜槽，铁架台，木板，白纸，小球，图钉，铅笔，有孔的卡片，刻度尺，重垂线。三、实验原理平抛物体的运动可以看作是两个分运动的合运动：一个是水平方向的匀速直线运动，另一个是竖直方向的自由落体运动。令小球做平抛运动，利用描点法描出小球的运动轨迹，即小球做平抛运动的曲线，建立坐标系。测出曲线上某一点的坐标x和y，根据重力加速度g的数值、利用公式求出小球飞行时间t，再利用公式 X=vt，求出小球的水平分速度，即为小球做平抛运动的初速度。四、实验步骤1.安装调整斜槽：用图钉把白纸钉在竖直板上，在木板的左上角固定斜槽，可用平衡法调整斜槽，即将小球轻放在斜槽平直部分的末端处，能使小球在平直轨道上的任意位置静止，就表明水平已调好。2.调整木板：用悬挂在槽口的重垂线把木板调整到竖直方向、并使木板平面与小球下落的竖直面平行。然后把重垂线方向记录到钉在木板的白纸上，固定木板，使在重复实验的过程中，木板与斜槽的相对位置保持不变。3.确定坐标原点O：把小球放在槽口处，用铅笔记下球在槽口时球心在白纸上的水平投影点O，O即为坐标原点。4描绘运动轨迹：在木板的平面上用手按住卡片，使卡片上有孔的一面保持水平，调整卡片的位置，使从槽上滚下的小球正好穿过卡片的孔，而不擦碰孔的边缘。用铅笔在卡片缺口处的白纸上点个黑点，这就在白纸上记下了小球穿过孔时球心所对应的位置。保证小球每次从斜槽上的同一位置由静止开始下滑，用同样的方法，可找出小球平抛轨迹上的一系列位置。5.计算初速度：取下白纸，以O点为原点画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴，用平滑的曲线把这些位置连接起来即得小球做平抛运动的轨迹。在曲线上选取A、B、C、D、E、F六个不同的点，用刻度尺和三角板测出它们的坐标x和y。用公式xv0t和ygt2/2计算出小球的初速度v0，最后计算出v0的平均值，并将有关数据记入表格内。五.注意事项1斜槽末端的切线必须水平。2方木板必须处在竖直面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行，并使小球的运动靠近图板但不接触。 3坐标原点(小球做平抛运动的起点)不是槽口的端点，应是小球在槽口时球的球心在木板上的水平投影点。4.如果是用白纸，则应以小球在槽口时球的球心在木板上的水平投影点为坐标原点，在斜槽末端悬挂重垂线，先根据重垂线方向确定y轴方向，再用直角三角板画出水平线作为x轴，建立直角坐标系。5.每次小球应从斜槽上的同一位置由静止开始滚下。6.要在平抛轨道上选取距O点远些的点来计算球的初速度，这样可使结果的误差较小。例1.在做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，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运动轨迹，下面列出了一些操作要求，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端保持水平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记录小球位置用的木条(或凹槽)每次必须严格地等距离下降E小球运动时不应与木板上的白纸(或方格纸)相触F将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连 成折线 答案：ACE【2013高考突破】1(8分)在做“研究平抛物体的运动”的实验时，为了能较准确地描绘出运动轨迹，下列操作要求正确的是()A通过调节使斜槽的末端保持水平B每次释放小球的位置可以不同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白纸(或方格纸)相接触2(8分)某同学利用如图所示的两种装置探究平抛运动，方案如下：装置1：用小锤打击金属片，A球水平抛出，同时B球自由下落仔细观察A、B两球是否同时落到水平地面上若同时落地，则说明水平分运动是匀速运动，竖直分运动是自由落体运动装置2：竖直管A上端要高于水面，这样可在较长时间内得到稳定的细水柱水平管B喷出水流，在紧靠水流、平行于水流的玻璃板上用彩笔描出水流的轨迹，这就是平抛运动的轨迹找出以上叙述中不当之处并写到下面：(1) _；(2) _【解析】(1)若同时落地，则说明水平分运动是匀速运动(只要说明竖直方向为自由落体运动)(2)竖直管A上端要高于水面(应低于)【答案】见解析3(8分)某同学设计了一个研究平抛运动的实验装置，如图所示在水平桌面一个斜面，让钢球从斜面上同一位置由静止滚下，钢球滚过桌边后便做平抛运动在钢球抛出后经过的地方放置一块水平木板，木板由支架固定成水平，木板所在高度可通过竖直尺读出，木板可以上下自由调节在木板上固定一张白纸该同学在完成装置安装后进行了如下步骤的实验：A实验前在白纸上画一条直线，并在线上标出a、b、c三点，且abbc，如图量出ab长度L20.00cm.B让钢球从斜面上的某一位置由静止滚下，调节木板位置，使得钢球正好击中c点，记下此时木板离地面的高度h170.00cm.C让钢球从斜面上的同一位置由静止滚下，调节木板位置，使得钢球正好击中b点，记下此时木板离地面的高度h290.00cm.D让钢球从斜面上的同一位置由静止滚下，调节木板位置，使得钢球正好击中a点，记下此时木板离地面的高度h3100.00cm.则该同学由上述测量结果即可粗测出钢球的平抛初速度大小v0_m/s.钢球击中b点时其竖直分速度大小为vby_m/s.已知钢球的重力加速度为g10m/s2，空气阻力不计【解析】由于小球每次都是从斜面上同一位置释放的，所以小球的水平初速度不变，小球从落到a点到落到b点与从落到b点到落到c点所用的时间相同，可设为T.水平方向：v0 竖直方向：ab对应的竖直高度h1h3h210cm.bc对应的竖直高度h2h2h120cm则hh2h1gT2 联立代入数据得v02m/s，T0.1s由运动学公式：vby1.5m/s.【答案】21.54(9分)某同学设计了一个研究平抛运动的实验实验装置示意图如图(甲)所示，A是一块平面木板，在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽(图(甲)中P0P0、P1P1)，槽间距离均为d.把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板B上实验时依次将B板插入A板的各插槽中，每次让小球从斜轨的同一位置由静止释放每打完一点后，把B板插入后一槽中并同时向纸面内侧平移距离d.实验得到小球在白纸上打下的若干痕迹点如图(乙)所示 (1)实验前应对实验装置反复调节，直到_，每次让小球从同一位置由静止释放，是为了_(2)每次将B板向内侧平移距离d，是为了_(3)在图(乙)中绘出小球做平抛运动的轨迹5(9分)一名同学在“研究平抛运动”实验中，只画出了如图所示的一部分曲线，于是他在曲线上取水平距离s相等的三点A、B、C，量得s0.2m.又量出它们之间的竖直距离分别为h10.1m，h20.2m，利用这些数据，可求得：(1)物体抛出时的初速度为_；(2)物体经过B点时的竖直分速度为_；(3)抛出点在A点上方的高度为_(g取10m/s2)【解析】(1)设物体抛出时的初速度为v0，水平方向发生s位移所用时间为t，则sv0t，h2h1gt2，可解得v02m/s，t0.1s.(2)vBy1.5m/s.(3)从抛出到落到B点的时间为tB，有vBygtB，解得tB0.15s，从抛出点落到A点的时间tAtBt0.05s；抛出点在A点上方的高度为hAgt0.0125m.【答案】(1)2m/s(2)1.5m/s(3)0.0125m6(9分)试根据平抛运动原理设计“测量弹射弹丸出射的初速度”的实验方案提供的实验器材为弹射器(含弹丸，如图)、铁架台(带有夹具)、米尺(1)画出实验示意图(2)在安装弹射器时应注意_(3)实验中需要测量的量为_(在示意图中用字母标出)(4)弹射器每次射出的弹丸初速度不可能完全相等，在实验中应采取的方法是_(5)计算公式为_【解析】(1)实验示意图如图所示(2)弹射器必须保持水平(3)弹丸下降高度y和水平射程x.(4)在不改变高度y的条件下，进行多次实验，测量水平射程.(5)0.【答案】见解析7(9分)在做“研究平抛物体的运动”的实验时，坐标纸应当固定在竖直的木板上，如图所示坐标纸的固定情况与斜槽末端的关系正确的是()【解析】A图中坐标纸偏右，斜端末端没有在坐标纸内，A错；B图中坐标纸放得不竖直，B错；C图中坐标纸竖直，斜槽末端又在坐标纸内，C正确；D图中坐标纸偏下，斜槽末端没有落在坐标纸内，D项错【答案】C8(8分)在做“研究平抛物体的运动”的实验时，已备有下列器材：有孔的硬纸片、白纸、图钉、平板、铅笔、弧形斜槽、小球、刻度尺、铁架台，还需要的器材有()A秒表B天平C重垂线D测力计【答案】C9(10分)如图甲所示，是一位同学在实验室中照的一小球做平抛运动的频闪照片的一部分，由于照相时的疏忽，没有摆上背景方格板，图中方格是后来用直尺画在相片上的(图中格子的竖直线是实验中重垂线的方向，每小格的边长均为5mm)为了补救这一过失，他对小球的直径进行了测量，如图乙所示，如果取重力加速度g10m/s2，则(1)照相机的闪光频率为_Hz；(2)小球做平抛运动的初速度为_m/s.【解析】真实小球的直径是底片上小球的4倍，说明小球实际做平抛运动的水平、竖直位移应是照片的4倍对竖直分运动，由sgT20.1m得T0.1s，则频率为10Hz，则v1m/s.【答案】(1)10(2)110(10分)利用单摆验证小球平抛运动规律，设计方案如图所示，在悬点O正下方有水平放置的炽热的电热丝P，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断；MN为水平木板，已知悬线长为L，悬点到木板的距离OOh(hL)(1)电热丝P必须放在悬点正下方的理由是_(2)将小球向左拉起后自由释放，最后小球落到木板上的C点，OCs，则小球做平抛运动的初速度为v0_.(3)在其他条件下不变的情况下，若改变释放小球时悬线与竖直方向的夹角，小球落点与O点的水平距离s将随之改变，经多次实验，以s2为纵坐标、cos为横坐标，得到如图所示图象则当30时，s为_m；若悬线长L1.0m，悬点到木板间的距离OO为_m.11(12分)某同学在做“研究平抛物体的运动”的实验中，在已经判定平抛运动在竖直方向为自由落体运动后，再来用如图甲所示实验装置研究水平方向的运动他先调整斜槽轨道使槽口末端水平，然后在方格纸(甲图中未画出方格)上建立直角坐标系xOy，将方格纸上的坐标原点O与轨道槽口末端重合，Oy轴与重垂线重合，Ox轴水平实验中使小球每次都从斜槽同一高度由静止滚下，经过一段水平轨道后抛出依次均匀下移水平挡板的位置，分别得到小球在挡板上的落点，并在方格纸上标出相应的点迹，再用平滑曲线将方格纸上的点迹连成小球的运动轨迹如图乙所示已知方格边长为L，重力加速度为g.(1)请你写出判断小球水平方向是匀速运动的方法(可依据轨迹图说明)(2)小球平抛的初速度v0_；(3)小球竖直下落距离y与水平运动距离x的关系式为y_.