优化探究高考物理一轮复习 4.5实验 探究平抛运动的规律课件.ppt

1 实验目的 1 用实验的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 第5单元实验 探究平抛运动的规律 实验基础夯实 核心要点突破 1 实验步骤 1 实验装置如图所示 安装调整斜槽 将带有斜槽轨道的木板固定在实验桌上 使其末端伸出桌面 切线沿水平方向 2 调整木板 确定坐标原点 用图钉将坐标纸固定于竖直木板的左上角 把木板调整到竖直位置 使板面与小球的运动轨迹所在平面平行且靠近 把小球放在槽口处 用铅笔记下小球在槽口 轨道末端 时球心在木板上的投影点o o点即为坐标原点 利用重垂线画出过坐标原点的竖直线作为y轴 画出水平向右的x轴 3 描点 让小球从斜槽上某一位置由静止滑下 小球从轨道末端射出 先用眼睛粗略确定做平抛运动的小球在某x值处的y值 然后让小球由同一位置自由滚下 在粗略确定的位置附近用铅笔较准确地描出小球通过的位置 并在标纸上记下该点 用同样的方法确定轨迹上其他各点的位置 4 描绘出平抛运动的轨迹 取下坐标纸 将坐标纸上记下的一系列点 用平滑曲线连起来 即为小球做平抛运动的轨迹 2 获得平抛运动轨迹的方法 1 喷水法如图 倒置的饮料瓶内装着水 瓶塞内插着两根两端开口的细管 其中一根弯成水平 加上一个很细的喷嘴 直管的作用是保证a处的压强等于大气压强 使弯管喷出水的速度 平抛初速度 不受瓶内液面的影响 水从喷嘴中喷出 在空中形成弯曲的细水柱 它显示了平抛运动的轨迹 将它描在背后的纸上 进行分析处理 2 描迹法实验装置如图所示 钢球从斜槽上滚下 从水平槽飞出后做平抛运动 每次都使钢球在斜槽的同一位置滚下 钢球在空中做平抛运动的轨迹就是一定的 用铅笔描出小球每次经过的位置 通过多次实验 在竖直放置的白纸上记录钢球经过的多个位置 连起来便可得到钢球做平抛运动的轨迹 3 频闪照相法用数码照相机可记录下平抛运动的轨迹 如图所示 由于相邻两帧照片间的时间间隔是相等的 只要分别测量相邻两照片上小球的水平位移和竖直位移 就很容易判断平抛运动水平方向和竖直方向上的运动特点 3 注意事项 1 利用描迹法做实验时必须调整斜槽末端使其切线水平 检验是否水平的方法是 将小球放在斜槽末端 看其是否滚动 2 方木板必须处于竖直平面内 固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直 3 小球每次必须从斜槽上同一位置滚下 4 坐标原点不是槽口的端点 应是小球出槽口时球心在木板上的投影点 5 小球开始滚下时的位置高度要适中 以使小球做平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜 6 在轨迹上选取离坐标原点o点较远的一些点来计算初速度 4 数据处理 1 判断平抛运动的轨迹是不是抛物线如图所示 在x轴上作出等距离的几个点a1 a2 a3 把线段oa1的长度记为l 那么oa2 2l oa3 3l 由a1 a2 a3 向下作垂线 垂线与抛体轨迹的交点记为m1 m2 m3 如果轨迹的确是一条抛物线 那么m1 m2 m3 各点的y坐标与x坐标间的关系应该具有y ax2的形式 a是一个待定的常量 用刻度尺测量某点的坐标值 代入y ax2中求出常量a 例如a 0 23 可以不写单位 于是知道了代表这个轨迹的一个可能的关系式 即y 0 23x2 测量其他几个点的x y值 如果各点的x y值均满足同一关系式y ax2 在误差范围内 便可确定这条曲线是一条抛物线 典例1 在 探究平抛运动的运动规律 的实验中 可以描绘出小球平抛运动的轨迹 实验简要步骤如下 a 让小球多次从 位置滚下 记下小球碰到铅笔笔尖的一系列位置 b 按图安装好器材 注意 记下平抛初位置o点和过o点的竖直线 c 取下白纸 以o为原点 以竖直线为y轴建立坐标系 用平滑曲线画平抛运动物体的轨迹 1 完成上述步骤 将正确的答案填在横线上 2 上述实验步骤的合理顺序是 实验原理和实验步骤 自主解答 为保证小球的运动轨迹相同 应使小球每次做平抛运动的初速度相同 所以应让小球每次都从斜槽上的相同位置滚下 安装器材时应注意使斜槽末端水平 方木板竖直且板面与斜槽末端切线平行紧靠斜槽末端放置 答案 1 斜槽上的相同斜槽末端切线水平 方木板竖直且与小球运动轨迹所在竖直面平行 2 b a c 典例2 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 记录小球位置用的铅笔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相接触f 将球的位置记录在纸上后 取下纸 用直尺将点连成折线 实验数据的处理 2 某同学在做 研究平抛运动 的实验中 忘记记下小球做平抛运动的起点位置o a为物体运动一段时间后的位置 根据右图所示 求出物体做平抛运动的初速度为 m s 自主解答 1 做平抛运动的实验时 斜槽末端必须水平 以保证小球做平抛运动 使小球每次从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 调整方木板使其板面竖直且与小球的运动轨迹平行 使小球的运动靠近木板但不与木板接触 在描画小球运动轨迹时 应用平滑的曲线连点 偏离轨迹较远的点可舍去 答案 1 a c e 2 2 0 典例3 试根据平抛运动原理 设计 测量弹射器射出的弹丸初速度 的实验方法 提供的实验器材如下 弹射器 含弹丸 如图所示 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 并在示意图中用字母标出 4 由于