高中物理實驗研究平拋運動同步課件新人教版必修.ppt

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1、第三節(jié) 實驗：研究平拋運動 一 、 實驗?zāi)康? 1 用實驗的方法找出做平拋運動的物體的運動軌跡 2 由實驗軌跡求平拋物體的初速度 二、實驗原理 平拋物體的運動可以看做是由兩個分運動合成的，即水 平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動 使小球做平拋運動，利用描跡法描出小球的運動軌跡， 建立坐標系，測出軌跡曲線上某一點的坐標 x 和 y ，根據(jù)公 式： x v 0 t 和 y 1 2 gt 2 ，就可求得 v 0 x g 2 y ，即為小球做平 拋運動的初速度 三 、 實驗器材 斜槽 (帶小球 )、 木板及豎直固定支 架 、 白紙 、 圖釘 、 重垂線 、 三角板 、

2、 鉛 筆 、 刻度尺 四 、 實驗步驟 1 按圖甲所示安裝實驗裝置 ， 使小 球在斜槽末端點恰好靜止 2 以水平槽末端端口上小球球心位 置為坐標原點 O， 過 O點畫出豎直的 y軸和 水平的 x軸 甲 3使小球從斜槽上同一位置由 靜止?jié)L下，把筆尖放在小球可能經(jīng)過 的位置上，如果小球運動中碰到筆 尖，就用鉛筆在該位置畫上一點用 同樣方法，在小球運動路線上描下若 干點 4 將白紙從木板上取下 ， 從 O 點開始通過畫出的若干點描出一條平 滑的曲線 ， 如圖乙所示 乙 五、數(shù)據(jù)處理 1 在軌跡上任取一點，測出該點離原點的水平位移 x 及豎直位移 y ，就可求出初速度 v 0

3、. 因 x v 0 t ， y 1 2 gt 2 ，故 v 0 x g 2 y . 2. 如圖丙所示，在軌跡上任取三點 A 、 B 、 C ，使 A 、 B 間 及 B 、 C 間的水平距離相等，由平拋運動的規(guī) 律可知， A 、 B 間與 B 、 C 間所用時間相等，設(shè) 為 t ，則 h h BC h AB gt 2 所以 t h BC h AB g ， 丙 所以初速度 v 0 x t x g h BC h AB . 六 、 注意事項 1 實驗中必須調(diào)整斜槽末端的切線水平 (檢驗是否水平 的方法是：將小球放在斜槽末端水平部分

4、， 看小球能否靜 止 ， 若小球靜止 ， 則斜槽末端水平 ) 2 方木板必須處于豎直平面內(nèi) ， 固定時要用重垂線檢查 坐標紙豎線是否豎直 3 小球每次必須從斜槽上同一位置滾下 4 坐標原點不是槽口的端點 ， 應(yīng)是小球出槽口時球心在 木板上的投影點 5 小球開始滾下的位置高度要適中 ， 以使小球做平拋運 動的軌跡由坐標紙的左上角一直到達右下角為宜 6 在軌跡上選取離坐標原點 O點較遠的一些點來計算初 速度 七 、 誤差分析 1 斜槽末端沒有水平 2 描點不準確 3 在軌跡上量取某點坐標 (x， y)時出現(xiàn)誤差 在做 “ 研究平拋運動 ” 的實驗時

5、： (1)除了木板 、 小球 、 斜槽 、 鉛筆 、 圖釘之外 ， 下列器材 中還需要的是 ________ A 游標卡尺 B 秒表 C 坐標紙 D 天平 E 彈簧測力計 F 重垂線 (2)實驗中 ， 下列說法正確的是 ________ A 應(yīng)使小球每次從斜槽上相同的位置自由滑下 B 斜槽軌道必須光滑 C 斜槽軌道末端可以不水平 D 要使描出的軌跡更好地反映真實運動 ， 記錄的點應(yīng) 適當多一些 E 為了比較準確地描出小球運動的軌跡 ， 應(yīng)該用一條 曲線把所有的點連接起來 思路點撥： 依據(jù)原理與實驗?zāi)康倪x取器材 解析： 實驗還需要的器材是坐標紙和重垂線 ， 描出的軌 跡

6、在坐標紙上 ， 方便數(shù)據(jù)處理 ， 重垂線是用來確定豎直木板 是否豎直并確定縱坐標 做研究平拋運動的實驗時 ， 斜槽末 端必須水平 ， 以保證小球做平拋運動 ， 使小球每次從斜槽上 相同的位置自由滑下 ， 以使小球在斜槽末端速度相同；在描 畫小球運動軌跡時 ， 應(yīng)用平滑的曲線連點 ， 偏離軌跡較遠的 點可舍去 答案： (1)CF (2)AD 【 針對訓練 】 1.關(guān)于研究平拋運動這個實驗 ， 以下說法 中正確的是 ( ) A 小球釋放的初始位置越高越好 B 每次小球要從同一高度由靜止釋放 C 實驗前要用重垂線檢查坐標紙上的豎線是否豎直 D 小球的平拋運動要靠近豎直木板但不能接觸

7、答案： BCD 在研究平拋物體運動的實驗中， 用一張印有小方格的紙記錄軌跡，小方 格的邊長 L 1.6 cm，若小球在平拋運動 途中的幾個位置如圖中的 a、 b、 c、 d所 示，則小球平拋的初速度的計算式為 v0 ______________(用 L、 g表示 )，其值是 ____________(g 10 m/s2)小球在 b點的 速率為 ________ (取兩位有效數(shù)字 ) 解析： 圖中 a 、 b 、 c 、 d 位置之間對應(yīng)水平距離相 等說明 a b 、 b c 、 c d 所用時間相同，根據(jù)勻變速直 線運動的特點 x aT 2 ，則有 L gt 2

8、 而水平方向上 2 L v 0 t 聯(lián)立 式得 v 0 2 gL 2 10 1.6 10 2 m /s 0.80 m / s. 小球在 b 點的豎直分速度 v y y ac 2 t 3 L 2 t 聯(lián)立 式得 v y 1.5 gL 0.60 m /s. 小球在 b 點的合速度 v v 2 0 v 2 y 1.0 m /s. 答案： 2 gL 0. 80 m /s 1. 0 m /s 【 題后總結(jié) 】 平拋運動可分解為水平方向的勻速直線運 動和豎直方向的自由落體運動勻變速直線運動規(guī)律及其推 論對豎直方向均成立 【 針對訓練 】 2

9、.某同學在描繪平拋運 動軌跡時 ， 得到的部分軌跡曲線如圖所 示 ， 在曲線上取 A、 B、 C三個點 ， 測量得 到 A、 B、 C三點間豎直距離 h1 10.20 cm， h2 20.20 cm， A、 B、 C三個點水平 距離 x1 x2 12.40 cm， g取 10 m/s2， 則物 體平拋運動的初速度大小為 ______m/s. 解析： 據(jù)豎直方向小球運動有 h h2 h1 gT2 據(jù)水平方向小球做勻速運動 ， x1 v0T 解得 v0 1.24 m/s. 答案： 1.24 1 安裝實驗裝置的過程中 ， 斜槽末端的切線必須是水平 的 ， 這樣做的目的是 ( ) A 保證小球飛

10、出時 ， 速度既不太大 ， 也不太小 B 保證小球飛出時 ， 初速度水平 C 保證小球在空中運動的時間每次都相等 D 保證小球運動的軌跡是一條拋物線 解析： 平拋運動就是要求小球離開斜槽時 ， 初速度一定 是水平的 答案： B 2 下列哪些因素會使 “ 探究平拋運動的規(guī)律 ” 實驗誤差 增大 ( ) A 小球與斜槽之間有摩擦 B 安裝斜槽時其末端不水平 C 建立坐標系時 ， 以斜槽末端端口位置為坐標原點 D 根據(jù)曲線計算平拋運動的初速度時 ， 在曲線上取作 計算的點離原點 O較近 解析： 小球與斜槽之間的摩擦并不影響平拋運動 ， 不能 選 A.斜槽末端不水平 ， 以斜槽末端

11、端口為坐標原點 ， 在曲線 上取離原點 O較近的點 ， 都對測量數(shù)據(jù)影響較大 答案： BCD 3 在 “ 探究平拋運動的規(guī)律 ” 實驗中 ， 小球做平拋運動 的坐標原點位置是 (設(shè)小球半徑為 r)( ) A 斜槽口末端 O點 B 槽口 O點正上方 r處 C 槽口 O點正前方 r處 D 槽口 O點正上方 2r處 解析： 以小球離開斜槽時重心的位置當做原點最適合 答案： B 4 為了準確地測出平拋軌跡上某點的坐標 ， 需要注意的 是 ( ) A 選距原點近一些的點 B 應(yīng)正確標出平拋小球的球心在木板上的水平投影點 C 用重垂線準確地確定縱軸 D 選距原點遠一些的點 解析：

12、 B、 C、 D能更準確地確定小球的運動軌跡和運動 的數(shù)據(jù) 答案： BCD 5 關(guān)于實驗的注意事項 ， 將你認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可以不同 (c)每次必須由靜止從同一位置釋放小球 (d)記錄小球位置用的木條 (或凹槽 )每次必須嚴格地等距 離下降 (e)小球運動時不應(yīng)與豎直木板上的白紙 (或方格紙 )相接 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 6.試根據(jù)平拋運動原理設(shè)計 “ 測量彈射器彈丸出射初速 度 ” 的實驗方案 提供的實驗器材

13、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 (并在示意圖中用字母標出 )為 ______________________________________________； (4)由于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： 根據(jù)研究平拋運動的實驗和平拋運動的原理 ， 可 知

14、使彈丸做平拋運動 ， 通過測量下落高度可求出時間 ， 再測 出水平位移可求出平拋的初速度 ( 1) 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 的條件下進行多次實驗，測量水平射 程 x ，得出水平射程 x 的平均值 x ，以減小誤差； 答案： 見解析 ( 5) 因為 y 1 2 gt 2 ，所以 t 2 y g 又因 x v 0 t，故 v 0 x t x 2 y g x g 2 y . 7.某同學在做平拋運動實驗時得到了 如圖所示的物體運動軌跡 ， a、 b、

15、c三點的 位置在運動軌跡上已標出 則 (1)小球平拋的初速度為 ______m/s.(g 取 10 m/s2) (2)小球在 b點瞬時速度 vb ______m/s. (3)小球開始做平拋運動的位置坐標 為： x ______cm， y __________cm. 解析： ( 1) 由平拋運動公式在 x 方向上 x ab v 0 T ，在豎直 方向上 h bc h ab gT 2 ，代入數(shù)據(jù)解得 T 0.1 s ， v 0 2 m /s. ( 2) 設(shè)小球在 b 點豎直速度 v by 則 v by h ac 2 T 1.5 m /s 所以 v b v 2 by v 2 0 2.5 m /s. 答案： (1)2 (2)2.5 (3) 10 1.25 ( 3) 小球從開始運動到經(jīng)過 b 時歷時 t b v by g 0.15 s ，說 明小球經(jīng)過 a 點時已經(jīng)運動了時間 t a 0.05 s ，所以小球的出 發(fā)點在第三象限，其坐標為 x v 0 t a 10 c m ； y 1 2 gt 2 a 1.25 c m .