实验研究平抛运动教学设计ppt课件.ppt

第五章曲线运动 实验 研究平抛运动 1 学习目标 1 能描出平抛运动的轨迹 2 会计算平抛物体的初速度 3 结合运动分解的知识 明确两个分运动的特点 4 经历探究的过程 掌握探究性实验的一般方法 5 养成严谨认真科学的实验态度 2 实验探究 探究点1 如何获得平抛运动的轨迹 探究点 如何确定轨迹是否为抛物线 探究点 如何根据已有的轨迹求出平抛的初速度 3 方案一 平抛运动演示仪 一 描绘平抛运动的轨迹 4 实验器材 实验器材 斜槽 小球 木板 白纸 可先画上坐标格 图钉 铅垂线 直尺 三角板 铅笔等 铁架台 斜槽 木板 白纸 小球 铅垂线 5 实验步骤 安装调整斜槽 调整木板 确定坐标轴 确定小球释放点 描绘运动轨迹 6 方案二 水平喷出的细水柱显示平抛运动的轨迹 一 描绘平抛运动的轨迹 7 8 水平喷出的细水柱即为平抛运动的轨迹 喷嘴 比细管更细的硬管 使A处的水的压强始终等于大气压 透明胶片 细管 9 方案三 频闪照相 一 描绘平抛运动的轨迹 10 数码相机大多具有摄像功能 每秒拍摄约 桢照片 可以用它拍摄小球从水平桌面飞出后做平抛运动的几张连续照片 如果用数学课上画函数图像的方格黑板做背景 就可以根据照片上小球的位置在方格纸上画出小球的轨迹 11 一 描绘平抛运动的轨迹 方案一改进版平抛运动实验器 J2154 12 实验器材 实验器材 平抛运动实验器 J2154 学生电源 白纸 复写纸 铅垂线 直尺 三角板 铅笔等 平抛球 平抛轨道 接球槽 旋钮 平板 支架 重锤 纸夹 平抛电磁线圈 底板 13 1 按照以下步骤准备实验装置 1 将平抛运动实验器置于桌面 装好平抛轨道 使轨道的抛射端处于水平位置 调节调平螺丝 观察重垂线 使面板处于竖直平面内 装置如图所示 2 将白纸衬垫一张复写纸 紧贴记录面板用夹子固定在面板上 以斜槽末端为坐标原点 根据重垂线定下y坐标轴线 实验完成后取下白纸再作出x坐标轴线 3 把接球挡板拉到较上方的位置 2 钢球紧靠定位板释放 球沿轨道向下运动 以一定的初速度由轨道的平直部分水平抛出 3 下落的钢球打在向面板倾斜的接球挡板上 同时在面板上留下一个印迹点 实验步骤 14 4 再将接球挡板向下拉一小段 重复上述操作方法 打出第二个印迹点 如此继续下拉接球挡板 直至最低点 即可得到平抛的钢球下落时的一系列迹点 一般取5 6个点 5 变更定位板的位置 即可改变钢球平抛的初速度 按上述实验操作方法 便可打出另一系列迹点 6 取下记录纸 将各次实验所记录的点分别用平滑曲线连接起来 即可得到做平抛运动的轨迹图线 7 数据处理 白纸左上角即为坐标原点O 上边缘为X轴 左边缘为Y轴 把各点用平滑曲线连接起来 量出各点的高度和水平距离 计算出初速度 最后算出平均值 实验步骤 15 1 如何保证小球的运动是平抛运动 2 如何保证小球每一次都以相同的速度水平抛出 3 如何确定小球平抛的初始位置 实验误差来源 4 小球受空气阻力 16 1 应保持斜槽末端的切线水平 2 小球每次必须从斜槽上同一位置无初速度滚下 在斜槽上释放小球的高度应适当 使小球以合适的水平初速度抛出 其轨迹在坐标纸的左上角到右下角间分布 从而减小测量误差 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心在白纸上的水平投影点 4 实验中选取密度大的小金属球 应对措施 17 探究2如何确定轨迹是否为抛物线 18 y ax2 实验的理论探究 19 实验的理论探究 1 轨迹上各点坐标应该满足y ax2 2 取一点M的坐标代入方程可求出a值 3 再在轨迹上任取其它的一些点 量出坐标代入方程 求出不同的点的a值看看是否一样 若各组的a值差不多 则说明轨迹是一条抛物线 20 探究3如何根据已有的轨迹求出平抛的初速度 21 实验的理论探究 2 由y gt2 2求出时间 1 在轨迹上取一个点量出它的水平位移x和竖直位移y 3 由v0 x t求出初速度 思考 M应该离原点较近还是应该较远 22 扩展探究 没有记住原点 能否求出平抛的初速度呢 取两段相等的水平位移 则两段时间相同 由y2 y1 gt2可得出时间t 再由v0 x t求出初速度 23 例1 1998年上海 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 ACE 24 课堂小结 1 巩固了平抛运动的知识 2 掌握了获取平抛运动轨迹的方法 3 探究了研究平抛运动规律的方法 4 体验到了科学的研究问题的方法 25 练习1 在 研究平抛物体的运动 实验时 已备有下列器材 白纸 图钉 平板 铅笔 弧形斜槽 小球 刻度尺 铁架台 还需要下列器材器材中的 A 秒表B 天平C 重锤线D 测力计 C 练习2 在研究平抛物体运动的实验中 如果小球每次从斜槽滚下的初始位置不同 则正确的是 A 小球平抛的初速度不同B 小球每次做不同的抛物线运动C 小球在空中运动的时间每次均不同D 小球通过相同的水平位移所用时间均不同 ABD 26 练习3 在研究平抛运动的实验中 让小球多次从斜槽上滚下 在白纸上依次记下小球的位置 某甲和某乙得到的记录纸分别如图所示 从图中明显看出甲的实验错误是 乙的实验错误是 槽底不水平 每次释放小球的高度不同 练习4 下列哪些因素会使本实验的误差增大 A 小球与斜槽之间有摩擦B 建立坐标系时 以斜槽末端端口位置为坐标原点C 安装斜槽时其末端不水平D 根据曲线计算平抛运动的初速度时在曲线上取作计算的点离原点O较远 BC 27 例2 如图为某小球做平抛运动时 用闪光照相的方法获得的相片的一部分 图中背景方格的边长为5cm g 10m s2 则 1 小球平抛的初速度vo m s 2 闪光频率f H2 3 小球过A点的速率vA m s 解 由自由落体运动规律 y gt2 2 0 05 0 1m t 0 1sf 10Hz x v0t v0 x t 3 0 05 0 1 1 5m s vBy y1 y2 2t 8 0 05 0 2 2m s vAy vBy gt 2 1 1m s vA2 vAy2 v02 1 2 25 3 25 vA 1 8m s 1 5 10 1 8 28 练习1 在 研究平抛运动 实验中 某同学只记录了小球运动途中的A B C三点的位置 取A点为坐标原点 则各点的位置坐标如图所示 当g 10m s2时 下列说法正确的是 A 小球抛出点的位置坐标是 0 0 B 小球抛出点的位置坐标是 10 5 C 小球平抛初速度为2m sD 小球平抛初速度为1m s BC 练习2 在做 研究平抛物体的运动 这一实验时 下面哪些说法是正确的 A 安装弧形槽时 必须使槽的末端的切线方向保持水平B 进行实验时 每次都要让小球从同一位置由静止释放C 小球与槽的摩擦不可避免 但这不影响实验结果D 为了得到实验结果 不要忘记用天平称出小球的质量 AB 29 练习3 95年高考 在研究平抛物体运动的实验中 用一张印有小方格的纸记录轨迹 小方格的边长l 1 25cm 若小球在平抛运动中先后经过的几个位置如图中的a b c d所示 则小球平抛的初速度的计算式为v0 用l g表示 其值是 g取9 8m s2 解析 由平抛运动规律 y gT2 l x v0T v0 x T 2l T 代入数字l 1 25cm 1 80m 得到v0 0 70m s 0 70m s 30 练习4 某学生在 研究平抛运动 的实验中有如下操作步骤 试按合理的顺序将步骤序号填在下面的线上 A 用铅笔在白纸上记下抛出点位置O B 取下白纸 用平滑曲线连接小球依次通过的各点 得出平抛运动轨迹 C 用重锤线和直尺画出过O点的竖直线oy D 用三角板画出过O点的水平线ox E 安装斜槽 并使槽的末端切线沿水平方向 F 每次都从斜槽的定位卡处由静止释放小球 并用铅笔在白纸上依次记下小球通过各点的位置 G 将白纸钉在木板上 并竖直固定木板 H 在平抛运动轨迹上取A B C三点 用三角板和刻度尺 分别量出三点的水平位移x和竖直位移y I 利用水平和竖直位移x y 计算三次平抛的初速Vo 再求出三次的平均值作为测量最后结果 E G A C D F B H I 31 练习5 如图 a 是研究平抛运动 的实验装置图 b 是实验后在白纸上作的图 1 在 a 图上标出O点及OX OY轴 并说明这两条坐标轴是如何作出的 答 2 固定斜槽轨道时应注意使 3 实验过程中需经过多次释放小球才能描绘出小球平抛运动的轨迹 实验中应注意 4 计算小球平抛初速度的公式为Vo 根据图 b 给出的数据 可计算出Vo m s 利用重锤线作OY轴 再垂直于OY作OX轴 斜槽末端切线水平 每次都从同一高度处无初速度滚下 1 6 32 例3 一个同学在 研究平抛物体的运动 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 S 0 2m 又量出它们之间的竖直距离分别为h1 0 1m h2 0 2m 利用这些数据 可求得 1 物体抛出时的初速度为m s 2 物体经过B时竖直分速度为m s 3 抛出点在A点上方高度为m处 33 解析 1 先求T 据 求得 T 0 1s 2m s 2 1 5m s 3 设抛出点在A点上方高度为h 下落到点A的时间为t 则有 由此两式可求得h 0 0125m 34 若只有米尺 将玩具手枪子弹从某一高度处水平射出 用米尺测量射出时离地面的高度h和水平射程s 则子弹初速度 例4 利用手头的常用仪器 粗略测定玩具手枪子弹射出时的初速度 除玩具手枪外 所给的测量仪器为 只有秒表 只有米尺 解 若只有秒表 将玩具手枪从地面竖直向上发射子弹 用秒表记下从发射到子弹落会地面所用的时间t 则子弹上升的时间为t 2 故子弹初速度v0 gt 2 35 作业在 研究平抛物体的运动 的实验中 某同学只在竖直板面上记下了重锤线y的方向 但忘记了平抛的初位置 在坐标纸上描出了一段曲线的轨迹 如图所示 现在曲线上取A B两点 量出它们到y轴的距离AA x1 BB x2 以及AB的竖直距离h 用这些可以求出求得小球平抛时的初速度为多大 x2 x1 36 2010天律高考9 1 如图所示 在高为h的平台边缘水平抛出小球A 同时在水平地面上距台面边缘水平距离为s处竖直上抛小球B 两球运动轨迹在同一竖直平面内 不计空气阻力 重力加速度为g 若两球能在空中相遇 则小球A的初速度VA应大于 A B两球初速度之比为 答案 37 a b两质点从同一点O分别以相同的水平速度vo沿x轴正方向被抛出 a在竖直平面内运动 落地点为P1 b沿光滑斜面运动 落地点为P2 P1和P2在同一水平面上 如图6 4 20所示 不计空气阻力 则下列说法中正确的是 A a b的运动时间相同B a b沿x轴方向的位移相同C a b落地时的速度相同D a b落地时的速度大小相同 38 斜面上有P R S T四个点 如图所示 PR RS ST 从P点正上方的Q点以速度V水平抛出一个物体 物体落于R点 若从Q点以速度2V水平抛出一个物体 不计空气阻力 则物体落在斜面上的 A R与S间某一点B S点C S与T间某一点D T点 39 如图1所示 排球场总长为18m 设球网高度为2m 运动员站在离网3m的线上 图中虚线所示 正对网前竖直跳起将球水平击出 球在飞行过程中所受阻力不计 1 击球点在3m线的正上方2 5m处 试问击球的速度在什么范围内才能使球既不触网也不越界 2 若击球点在3m线正上方的高度小于某个值 那么水平击球的速度无论多大 球不是触网就是越界 试求这个高度 g取10m s2 40 13 15分 抛