2013年高考物理 考前指導(dǎo) 平拋物體的運動

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1、2013年高考物理考前指導(dǎo) 平拋物體的運動 一、實驗?zāi)康? 1．用實驗方法描出平拋物體的運動軌跡。 2．由運動軌跡求平拋物體的初速度。 二、實驗器材 斜槽，鐵架臺，木板，白紙，小球，圖釘，鉛筆，有孔的卡片，刻度尺，重垂線。 三、實驗原理 平拋物體的運動可以看作是兩個分運動的合運動：一個是水平方向的勻速直線運動，另一個是豎直方向的自由落體運動。令小球做平拋運動，利用描點法描出小球的運動軌跡，即小球做平拋運動的曲線，建立坐標(biāo)系。 測出曲線上某一點的坐標(biāo)x和y，根據(jù)重力加速度g的數(shù)值、利用公式求出小球飛行時間t，再利用公式 X=vt，求出小球的水平分速度，即為小球做平拋運動的初速度。

2、 四、實驗步驟 1.安裝調(diào)整斜槽：用圖釘把白紙釘在豎直板上，在木板的左上角固定斜槽，可用平衡法調(diào)整斜槽，即將小球輕放在斜槽平直部分的末端處，能使小球在平直軌道上的任意位置靜止，就表明水平已調(diào)好。 2.調(diào)整木板：用懸掛在槽口的重垂線把木板調(diào)整到豎直方向、并使木板平面與小球下落的豎直面平行。然后把重垂線方向記錄到釘在木板的白紙上，固定木板，使在重復(fù)實驗的過程中，木板與斜槽的相對位置保持不變。 3.確定坐標(biāo)原點O：把小球放在槽口處，用鉛筆記下球在槽口時球心在白紙上的水平投影點O，O即為坐標(biāo)原點。 4．描繪運動軌跡：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，調(diào)整

3、卡片的位置，使從槽上滾下的小球正好穿過卡片的孔，而不擦碰孔的邊緣。 用鉛筆在卡片缺口處的白紙上點個黑點，這就在白紙上記下了小球穿過孔時球心所對應(yīng)的位置。 保證小球每次從斜槽上的同一位置由靜止開始下滑，用同樣的方法，可找出小球平拋軌跡上的一系列位置。 5.計算初速度：取下白紙，以O(shè)點為原點畫出豎直向下的y軸和水平向右的x軸，用平滑的曲線把這些位置連接起來即得小球做平拋運動的軌跡。 在曲線上選取A、B、C、D、E、F六個不同的點，用刻度尺和三角板測出它們的坐標(biāo)x和y。 用公式x＝v0t和y＝gt2/2計算出小球的初速度v0，最后計算出v0的平均值，并將有關(guān)數(shù)據(jù)記入表格內(nèi)。

4、五.注意事項 1．斜槽末端的切線必須水平。 2．方木板必須處在豎直面內(nèi)且與小球運動軌跡所在的豎直平面平行，并使小球的運動靠近圖板但不接觸。 3．坐標(biāo)原點(小球做平拋運動的起點)不是槽口的端點，應(yīng)是小球在槽口時球的球心在木板上的水平投影點。 4.如果是用白紙，則應(yīng)以小球在槽口時球的球心在木板上的水平投影點為坐標(biāo)原點，在斜槽末端懸掛重垂線，先根據(jù)重垂線方向確定y軸方向，再用直角三角板畫出水平線作為x軸，建立直角坐標(biāo)系。 5.每次小球應(yīng)從斜槽上的同一位置由靜止開始滾下。 6.要在平拋軌道上選取距O點遠(yuǎn)些的點來計算球的初速度，這樣可使結(jié)果的誤差較小。 例1.在做“研究平拋運動”的實驗時

5、，讓小球多次沿同一軌道運動，通過描點法畫出小球做平拋運動的軌跡，為了能較準(zhǔn)確地描繪運動軌跡，下面列出了一些操作要求，將你認(rèn)為正確的選項前面的字母填在橫線上：＿＿＿ A．通過調(diào)節(jié)使斜槽的末端保持水平 B．每次釋放小球的位置必須不同 C．每次必須由靜止釋放小球 D．記錄小球位置用的木條(或凹槽) 每次必須嚴(yán)格地等距離下降 E．小球運動時不應(yīng)與木板上的白紙(或方格紙)相觸 F．將球的位置記錄在紙上后，取下紙，用直尺將點連 成折線 答案：ACE 【2013高考突破】 1．(8分)在做“研究平拋物體的運動”的實驗時，為了能較準(zhǔn)確地描繪出運動軌跡，下

6、列操作要求正確的是 (　　) A．通過調(diào)節(jié)使斜槽的末端保持水平 B．每次釋放小球的位置可以不同 C．每次必須由靜止釋放小球 D．小球運動時不應(yīng)與木板上的白紙(或方格紙)相接觸 2．(8分)某同學(xué)利用如圖所示的兩種裝置探究平拋運動，方案如下： 裝置1：用小錘打擊金屬片，A球水平拋出，同時B球自由下落．仔細(xì)觀察A、B兩球是否同時落到水平地面上．若同時落地，則說明水平分運動是勻速運動，豎直分運動是自由落體運動． 裝置2：豎直管A上端要高于水面，這樣可在較長時間內(nèi)得到穩(wěn)定的細(xì)水柱．水平管B噴出水流，在緊靠水流、平行于水流的玻璃板上用彩筆描出水流的軌跡，這就是

7、平拋運動的軌跡． 找出以上敘述中不當(dāng)之處并寫到下面： (1) _______________________________________________________________________； (2) _______________________________________________________________________． 【解析】　(1)若同時落地，則說明水平分運動是勻速運動(只要說明豎直方向為自由落體運動)．(2)豎直管A上端要高于水面(應(yīng)低于)． 【答案】　見解析 3．(8分)某同學(xué)設(shè)計了一個研究平拋運動的實驗裝置，如圖所示．在水平桌面一個

8、斜面，讓鋼球從斜面上同一位置由靜止?jié)L下，鋼球滾過桌邊后便做平拋運動．在鋼球拋出后經(jīng)過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豎直尺讀出，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)行了如下步驟的實驗： A．實驗前在白紙上畫一條直線，并在線上標(biāo)出a、b、c三點，且ab＝bc，如圖．量出ab長度L＝20.00cm. B．讓鋼球從斜面上的某一位置由靜止?jié)L下，調(diào)節(jié)木板位置，使得鋼球正好擊中c點，記下此時木板離地面的高度h1＝70.00cm. C．讓鋼球從斜面上的同一位置由靜止?jié)L下，調(diào)節(jié)木板位置，使得鋼球正好擊中b點，記下此時木板離地面的高度h2

9、＝90.00cm. D．讓鋼球從斜面上的同一位置由靜止?jié)L下，調(diào)節(jié)木板位置，使得鋼球正好擊中a點，記下此時木板離地面的高度h3＝100.00cm. 則該同學(xué)由上述測量結(jié)果即可粗測出鋼球的平拋初速度大小v0＝________m/s.鋼球擊中b點時其豎直分速度大小為vby＝________m/s.已知鋼球的重力加速度為g＝10m/s2，空氣阻力不計． 【解析】　由于小球每次都是從斜面上同一位置釋放的，所以小球的水平初速度不變，小球從落到a點到落到b點與從落到b點到落到c點所用的時間相同，可設(shè)為T. 水平方向：v0＝ ① 豎直方向：ab對應(yīng)的豎直高度Δh1＝h

10、3－h(huán)2＝10cm. bc對應(yīng)的豎直高度Δh2＝h2－h(huán)1＝20cm 則Δh＝Δh2－Δh1＝gT2 ② 聯(lián)立①②代入數(shù)據(jù)得v0＝2m/s，T＝0.1s 由運動學(xué)公式：vby＝＝＝1.5m/s. 【答案】　2　1.5 4．(9分)某同學(xué)設(shè)計了一個研究平拋運動的實驗．實驗裝置示意圖如圖(甲)所示，A是一塊平面木板，在其上等間隔地開鑿出一組平行的插槽(圖(甲)中P0P0′、P1P1′…)，槽間距離均為d.把覆蓋復(fù)寫紙的白紙鋪貼在硬板B上．實驗時依次將B板插入A板的各插槽中，每次讓小球從斜軌的同一位置由靜止釋放．每打完一點后，把B板插入后一槽中并

11、同時向紙面內(nèi)側(cè)平移距離d.實驗得到小球在白紙上打下的若干痕跡點．如圖(乙)所示． (1)實驗前應(yīng)對實驗裝置反復(fù)調(diào)節(jié)，直到________，每次讓小球從同一位置由靜止釋放，是為了______________________． (2)每次將B板向內(nèi)側(cè)平移距離d，是為了______________________． (3)在圖(乙)中繪出小球做平拋運動的軌跡． 5．(9分)一名同學(xué)在“研究平拋運動”實驗中，只畫出了如圖所示的一部分曲線，于是他在曲線上取水平距離Δs相等的三點A、B、C，量得Δs＝0.2m.又量出它們之間的豎直距離分別為h1＝0.1m，h2＝0.2m，利用這些

12、數(shù)據(jù)，可求得： (1)物體拋出時的初速度為________； (2)物體經(jīng)過B點時的豎直分速度為________； (3)拋出點在A點上方的高度為________．(g取10m/s2) 【解析】　(1)設(shè)物體拋出時的初速度為v0，水平方向發(fā)生Δs位移所用時間為t，則Δs＝v0t，h2－h(huán)1＝gt2，可解得v0＝2m/s，t＝0.1s. (2)vBy＝＝1.5m/s. (3)從拋出到落到B點的時間為tB，有vBy＝gtB，解得 tB＝＝0.15s，從拋出點落到A點的時間tA＝tB－t＝0.05s；拋出點在A點上方的高度為hA＝gt＝0.0125m. 【答案】　(1)2m/s　(2

13、)1.5m/s　(3)0.0125m 6．(9分)試根據(jù)平拋運動原理設(shè)計“測量彈射彈丸出射的初速度”的實驗方案．提供的實驗器材為彈射器(含彈丸，如圖)、鐵架臺(帶有夾具)、米尺． (1)畫出實驗示意圖． (2)在安裝彈射器時應(yīng)注意__________________________________________． (3)實驗中需要測量的量為______________________．(在示意圖中用字母標(biāo)出) (4)彈射器每次射出的彈丸初速度不可能完全相等，在實驗中應(yīng)采取的方法是______________________． (5)計算公式為________． 【解析】　(1)

14、實驗示意圖如圖所示． (2)彈射器必須保持水平． (3)彈丸下降高度y和水平射程x. (4)在不改變高度y的條件下，進(jìn)行多次實驗，測量水平射程. (5)0＝. 【答案】　見解析 7．(9分)在做“研究平拋物體的運動”的實驗時，坐標(biāo)紙應(yīng)當(dāng)固定在豎直的木板上，如圖所示坐標(biāo)紙的固定情況與斜槽末端的關(guān)系正確的是 (　　) 【解析】　A圖中坐標(biāo)紙偏右，斜端末端沒有在坐標(biāo)紙內(nèi)，A錯；B圖中坐標(biāo)紙放得不豎直，B錯；C圖中坐標(biāo)紙豎直，斜槽末端又在坐標(biāo)紙內(nèi)，C正確；D圖中坐標(biāo)紙偏下，斜槽末端沒有落在坐標(biāo)紙內(nèi)，D項錯． 【答案】　C 8．(8分)在做“研究平拋物體的運動”的實

15、驗時，已備有下列器材：有孔的硬紙片、白紙、圖釘、平板、鉛筆、弧形斜槽、小球、刻度尺、鐵架臺，還需要的器材有 (　　) A．秒表　　　B．天平　　C．重垂線　　D．測力計 【答案】　C 9．(10分)如圖甲所示，是一位同學(xué)在實驗室中照的一小球做平拋運動的頻閃照片的一部分，由于照相時的疏忽，沒有擺上背景方格板，圖中方格是后來用直尺畫在相片上的(圖中格子的豎直線是實驗中重垂線的方向，每小格的邊長均為5mm)．為了補救這一過失，他對小球的直徑進(jìn)行了測量，如圖乙所示，如果取重力加速度g＝10m/s2，則 (1)照相機的閃光頻率為________Hz； (2)小球做平拋運動的初速度為____

16、____m/s. 【解析】　真實小球的直徑是底片上小球的4倍，說明小球?qū)嶋H做平拋運動的水平、豎直位移應(yīng)是照片的4倍．對豎直分運動，由Δs＝gT2＝0.1m得T＝0.1s，則頻率為10Hz，則v＝＝1m/s. 【答案】　(1)10　(2)1 10．(10分)利用單擺驗證小球平拋運動規(guī)律，設(shè)計方案如圖所示，在懸點O正下方有水平放置的熾熱的電熱絲P，當(dāng)懸線擺至電熱絲處時能輕易被燒斷；MN為水平木板，已知懸線長為L，懸點到木板的距離OO′＝h(h>L)． (1)電熱絲P必須放在懸點正下方的理由是______________________． (2)將小球向左拉起后自由釋放，最后小球落到木板上

17、的C點，O′C＝s，則小球做平拋運動的初速度為v0＝________. (3)在其他條件下不變的情況下，若改變釋放小球時懸線與豎直方向的夾角θ，小球落點與O′點的水平距離s將隨之改變，經(jīng)多次實驗，以s2為縱坐標(biāo)、cosθ為橫坐標(biāo)，得到如圖所示圖象．則當(dāng)θ＝30°時，s為________m；若懸線長L＝1.0m，懸點到木板間的距離OO′為________m. 11．(12分)某同學(xué)在做“研究平拋物體的運動”的實驗中，在已經(jīng)判定平拋運動在豎直方向為自由落體運動后，再來用如圖甲所示實驗裝置研究水平方向的運動．他先調(diào)整斜槽軌道使槽口末端水平，然后在方格紙(甲圖中未畫出方格)上建立直角坐標(biāo)系xOy，將方格紙上的坐標(biāo)原點O與軌道槽口末端重合，Oy軸與重垂線重合，Ox軸水平．實驗中使小球每次都從斜槽同一高度由靜止?jié)L下，經(jīng)過一段水平軌道后拋出．依次均勻下移水平擋板的位置，分別得到小球在擋板上的落點，并在方格紙上標(biāo)出相應(yīng)的點跡，再用平滑曲線將方格紙上的點跡連成小球的運動軌跡如圖乙所示．已知方格邊長為L，重力加速度為g. (1)請你寫出判斷小球水平方向是勻速運動的方法(可依據(jù)軌跡圖說明)． (2)小球平拋的初速度v0__________； (3)小球豎直下落距離y與水平運動距離x的關(guān)系式為y＝__________.