高一物理培優(yōu)人教版必修2課件 第五章第三節(jié)《實(shí)驗(yàn)研究平拋運(yùn)動》

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第三節(jié)實(shí)驗(yàn) 研究平拋運(yùn)動 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 學(xué)會描繪平拋運(yùn)動軌跡的方法 2 根據(jù)運(yùn)動軌跡求平拋物體的初速度 重點(diǎn)難點(diǎn) 1 描繪小球做平拋運(yùn)動的軌跡 2 結(jié)合兩個方向上的分運(yùn)動 對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理 易錯問題 誤認(rèn)為斜槽末端為拋出點(diǎn) 一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 用描跡法描出平拋物體的運(yùn)動軌跡 2 根據(jù)運(yùn)動軌跡求出平拋物體的初速度 基礎(chǔ)知識梳理 二 實(shí)驗(yàn)原理物體的平拋運(yùn)動可以看作是兩個分運(yùn)動的合成 一個是水平方向的勻速直線運(yùn)動 其速度等于平拋物體運(yùn)動的初速度 另一個是豎直方向的自由落體運(yùn)動 利用有孔的卡片確定做平拋運(yùn)動的小球運(yùn)動時經(jīng)過的若干不同位置 然后描出運(yùn)動軌跡 建立坐標(biāo)系 測出曲線上任一點(diǎn)的坐標(biāo)x和y 利用公式和 就可求出小球的水平分速度 即平拋物體的初速度 三 實(shí)驗(yàn)器材斜槽 白紙 圖釘 方木板 小球 刻度尺 重錘 細(xì)線 三角板 鉛筆 鐵架臺 四 實(shí)驗(yàn)步驟1 安裝調(diào)整斜槽將白紙用圖釘釘在豎直的木板的左上角 如圖5 3 1所示 用平衡法調(diào)整斜槽末端水平 直到將小球輕放在斜槽的平直部分的末端 能使小球在平直軌道上的任意位置靜止即可 調(diào)整木板 確定坐標(biāo)原點(diǎn) 圖5 3 12 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運(yùn)動軌跡所在平面平行靠近 把小球放在槽口處 用鉛筆記下小球在槽口時球心在木板上的水平投影點(diǎn)O 用鉛筆在紙上把這個點(diǎn)記下來 O點(diǎn)即為坐標(biāo)原點(diǎn) 再利用重垂線畫出通過O點(diǎn)的豎直線 3 描點(diǎn) 使小球由斜槽某一位置無初速度滾下 離開水平槽后做平拋運(yùn)動 先用眼睛粗略確定小球的運(yùn)動軌跡 然后使小球從同一位置無初速度滾下 把筆尖放在粗略確定的位置處 如果小球運(yùn)動中碰到筆尖 用鉛筆在該位置記下這一點(diǎn) 用同樣方法 在小球運(yùn)動路線上描下若干點(diǎn) 4 描繪平拋運(yùn)動的軌跡 取下白紙 將紙上記下的一系列點(diǎn) 用平滑曲線連起來 即得到小球平拋運(yùn)動的軌跡 核心要點(diǎn)突破 一 研究平拋運(yùn)動時的注意事項(xiàng)和誤差分析1 注意事項(xiàng) 1 實(shí)驗(yàn)中必須調(diào)整斜槽末端的切線水平 檢驗(yàn)是否水平的方法是 將小球放在斜槽末端水平部分 將其向兩邊各輕輕撥動一次 看其是否有明顯的運(yùn)動傾向 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(biāo)紙豎線是否豎直 3 小球每次必須從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下 4 坐標(biāo)原點(diǎn)即小球平拋的起點(diǎn)不是槽口的端點(diǎn) 應(yīng)是小球在槽口時球心在木板上的投影點(diǎn) 5 小球開始滾下的位置高度要適中 以使小球平拋運(yùn)動的軌跡由坐標(biāo)紙的左上角一直到達(dá)右下角為宜 2 誤差分析 1 安裝斜槽時 其末端不水平 2 小球做平拋運(yùn)動受空氣阻力影響 宜用密度大的金屬小球 3 小球每次滾下的初位置不盡相同 4 建立坐標(biāo)系時 可能誤將斜槽末端端口作為坐標(biāo)原點(diǎn) 二 數(shù)據(jù)處理1 判斷平拋運(yùn)動的軌跡是不是拋物線如圖5 3 2所示 在x軸上作出等距離的幾個點(diǎn)A1 A2 A3 把線段OA1的長度記為l 則OA2 2l OA3 3l 由A1 A2 A3 向下作垂線 其與軌跡交點(diǎn)分別記為M1 M2 M3 若軌跡是一條拋物線 則各點(diǎn)的y坐標(biāo)和x坐標(biāo)之間應(yīng)該具有y ax2的關(guān)系 a是待定常量 用刻度尺測量某點(diǎn)的x y兩個坐標(biāo)值代入y ax2求出a 再測量其他幾個點(diǎn)的x y坐標(biāo)值 代入y ax2 若在誤差范圍內(nèi)都滿足這個關(guān)系式 則這條曲線是一條拋物線 2 計(jì)算平拋物體的初速度 1 在軌跡曲線上任取幾點(diǎn) 如A B C D 2 用刻度尺和三角板分別測出所取點(diǎn)的坐標(biāo)x和y 3 根據(jù)平拋運(yùn)動水平方向上是勻速直線運(yùn)動 x v0t 及豎直方向上是自由落體運(yùn)動 分別計(jì)算出小球的初速度v0 最后計(jì)算小球的初速度v0的平均值 圖5 3 2 特別提醒1 計(jì)算初速度時 要在平拋運(yùn)動軌跡上選取距O點(diǎn)遠(yuǎn)些的點(diǎn) 以使結(jié)果更準(zhǔn)確 2 利用以上方法確定v0時 要以坐標(biāo)原點(diǎn)為出發(fā)點(diǎn) 特別提醒 三 研究平拋運(yùn)動的其他方法1 對比實(shí)驗(yàn)法實(shí)驗(yàn)裝置如圖5 3 3所示 1 研究水平方向上的分運(yùn)動的性質(zhì) 圖5 3 3 把兩個小鐵珠分別吸在電磁鐵C D上 切斷電源 使兩個小鐵珠以相同的初速度分別從軌道A B同時射出 同步改變電磁鐵C D與軌道出口水平線之間的高度 多次重復(fù)以上步驟 我們看到兩個小鐵珠每次都發(fā)生相碰 因此可以得出兩個小鐵珠在水平方向的運(yùn)動是相同的 即平拋運(yùn)動在水平方向上的分運(yùn)動是勻速直線運(yùn)動 2 研究豎直方向上的分運(yùn)動的性質(zhì) 把兩個小鐵珠分別吸在電磁鐵C E上 切斷電磁鐵C的電源 使一只小鐵珠從軌道A射出 并在射出時碰撞開關(guān)S 使電磁鐵E斷電釋放它吸著的小鐵珠 調(diào)整它的位置 讓電磁鐵E從N向M移動 多次重復(fù)以上步驟 我們看到兩個小鐵珠每次都發(fā)生相碰 因此可以得出兩個小鐵珠在豎直方向的運(yùn)動是相同的 即平拋運(yùn)動在豎直方向上的分運(yùn)動是自由落體運(yùn)動 2 噴水法圖5 3 4如圖5 3 4 倒置的飲料瓶內(nèi)裝著水 瓶塞內(nèi)插著兩根兩端開口的細(xì)管 其中一根彎成水平 加上一個很細(xì)的噴嘴 水從噴嘴中射出 在空中形成彎曲的細(xì)水柱 它顯示了平拋運(yùn)動的軌跡 將它描在背后的紙上 進(jìn)行分析處理 3 頻閃照相法頻閃照相是指每隔一定時間對同一物體進(jìn)行一次照相 并將其位置呈現(xiàn)在同一張底片上的技術(shù) 它可以精確描述物體的運(yùn)動情況 如圖5 3 5所示 圖5 3 5 1 通過對同一時刻兩小球位置的對比可知 在任一個相同時間內(nèi)下落的位移是相等的 即平拋運(yùn)動的豎直分運(yùn)動是自由落體運(yùn)動 2 測量相鄰像間的水平距離 結(jié)果發(fā)現(xiàn)任意兩個相鄰的像間水平距離相等 說明平拋運(yùn)動在水平方向的分運(yùn)動是勻速直線運(yùn)動 課堂互動講練 在做 研究平拋運(yùn)動 實(shí)驗(yàn)時 下列說法正確的是 A 安裝有斜槽的木板時 一定要注意木板是否豎直B 安裝有斜槽的木板時 要注意小球不和木板發(fā)生摩擦C 每次實(shí)驗(yàn)都要把小球從同一位置由靜止釋放D 實(shí)驗(yàn)的目的是描出小球的運(yùn)動軌跡 分析平拋運(yùn)動的規(guī)律 解析 做本實(shí)驗(yàn)必須使斜槽末端切線水平 使木板豎直 以確保小球水平飛出和正確畫出坐標(biāo)軸 小球每次從斜槽上同一位置由靜止開始滾下 可保證小球初速度不變 答案 ABCD 點(diǎn)評 1 應(yīng)保持斜槽末端的切線水平 釘有坐標(biāo)紙的木板豎直 并使小球的運(yùn)動靠近坐標(biāo)紙但不接觸 2 小球每次必須從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下 在斜槽上釋放小球的高度應(yīng)適當(dāng) 使小球以合適的水平初速度拋出 其軌跡在坐標(biāo)紙的左上角到右下角間分布 從而減小測量誤差 2010年北京育才中學(xué)高一檢測 為一小球做平拋運(yùn)動的閃光照相照片的一部分 圖中背景方格的邊長均為5cm 如果取g 10m s2 那么 圖5 3 6 1 閃光頻率是 Hz 2 小球運(yùn)動中水平分速度的大小是 m s 3 小球經(jīng)過B點(diǎn)的速度大小是 m s 解析 平拋運(yùn)動可分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動和豎直方向的自由落體運(yùn)動 A B C三點(diǎn)水平間隔相等 故相鄰各點(diǎn)的時間間隔相等 設(shè)為T 在豎直方向 h gT2 即 5 3 0 05m gT2 解得T 0 1s 故閃光頻率 水平方向上有3 0 05m v0T 故水平分速度 豎直方向上B點(diǎn)速度為AC段豎直方向的平均速度 v0與vBy合成得B點(diǎn)速度大小為 點(diǎn)評 遇到根據(jù)平拋軌跡或平拋物體閃光照片計(jì)算初速度時 要注意上方的點(diǎn)不一定是拋出點(diǎn) 解決方法是在豎直方向列出 y aT2和水平方向列出 x v0T求解 答案 1 10 2 1 5 3 2 5 2010年啟東中學(xué)高一檢測 試根據(jù)平拋運(yùn)動原理設(shè)計(jì)測量彈射器彈丸出射初速度的實(shí)驗(yàn)方法 提供的實(shí)驗(yàn)器材 彈射器 含彈丸 見示意圖5 3 7 鐵架臺 帶有夾具 米尺 圖5 3 7 1 畫出實(shí)驗(yàn)示意圖 2 在安裝彈射器時應(yīng)注意 3 實(shí)驗(yàn)中需要測量的量為 并在示意圖中用字母標(biāo)出 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(shí)驗(yàn)中采取的方法是 5 計(jì)算公式 解析 1 實(shí)驗(yàn)示意圖如圖5 3 8所示 2 彈射器必須保持水平 以保證彈丸初速度沿水平方向 3 應(yīng)測出彈丸下降的高度y和水平位移x 如圖5 3 8所示 4 在不改變高度y的條件下進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)測量水平位移x 得出水平位移x的平均值 以減小誤差 圖5 3 8 5 因?yàn)?所以 又 故 答案 見解析 點(diǎn)評 根據(jù)平拋運(yùn)動的規(guī)律及各分運(yùn)動間的等時性和獨(dú)立性的特點(diǎn) 可以重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以達(dá)到探究平拋運(yùn)動規(guī)律的目的 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全