高中物理 5.3实验 研究平抛运动学案 新人教版必修2.doc

学案3实验：研究平抛运动一、实验目的1用实验的方法描绘出平抛运动的轨迹2根据轨迹研究平抛运动的特点并求初速度二、实验原理平抛物体的运动可以看做是由两个分运动合成的，即水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动使小球做平抛运动，利用描迹法描出小球的运动轨迹，建立坐标系，测出轨迹曲线上某一点的坐标x和y，根据公式：xv0t和ygt2，就可求得v0x，即为小球做平抛运动的初速度三、实验器材斜槽(带小球)、木板及竖直固定支架、白纸、图钉、重垂线、三角板、铅笔、刻度尺四、实验步骤1安装调平：将带有斜槽轨道的木板固定在实验桌上，其末端伸出桌面外，轨道末端切线水平如图1所示图12建立坐标系：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)时球心所在木板上的投影点o，o点即为坐标原点，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确定球位置：将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一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，并在坐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描点得轨迹：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，即得到小球平抛运动的轨迹五、数据处理1判断平抛运动的轨迹是不是抛物线(1)如图2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oa22l、oa33l，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，m1、m2、m3各点的y坐标与x坐标之间的关系应该具有yax2的形式(a是一个待定的常量)图2用刻度尺测量某点的x、y两个坐标，代入yax2中求出常量a(例如a0.23，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y0.23x2)测量其他几个点的x、y坐标如果各点的x、y坐标均满足同一关系式yax2(在误差允许范围内)，则说明这条曲线确定是一条抛物线(2) 根据平抛运动轨迹求平抛物体的初速度在轨迹上任取一点，测出该点离原点的水平位移x及竖直位移y，就可求出初速度v0.因xv0t，ygt2，故v0x.图3在轨迹上任取三点a、b、c(如图3所示)，使a、b间及b、c间的水平距离相等，由平抛运动的规律可知a、b间与b、c间所用时间相等，设为t，则hhbchabgt2所以t所以初速度v0x六、注意事项1实验中必须调整斜槽末端的切线水平(检验是否水平的方法是：将小球放在斜槽末端水平部分，将其向两边各轻轻拨动一次，看其是否有明显的运动倾向)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小球开始滚下的位置高度要适中，以使小球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较远的一些点来计算初速度七、误差分析1斜槽末端没有调水平，小球离开斜槽后不做平抛运动2小球运动的位置确定不准确3量取轨迹上各点坐标时不准确例1(1)在做“研究平抛运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要的是_a游标卡尺b秒表c坐标纸 d天平e弹簧秤 f重垂线(2)实验中，下列说法正确的是()a应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下b斜槽轨道必须光滑c斜槽轨道末端可以不水平d要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些e为了比较准确地描出小球运动的轨迹，应该用一条曲线把所有的点连接起来即学即用1在“研究平抛运动”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：图4a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4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，用平滑曲线画出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_(3)怎样才能保证小球每次释放做平抛运动的轨迹相同呢？例2(1)平抛物体的运动规律可以概括为两点：水平方向做匀速直线运动；竖直方向做自由落体运动如图5所示为研究平抛运动的实验装置，现把两个小铁球分别吸在电磁铁c、e上，然后切断电磁铁c的电源，使一个小铁球从轨道a射出，并在射出时碰到碰撞开关s，使电磁铁e断电释放它吸着的小铁球，两铁球同时落到地面这个实验()图5a只能说明上述规律中的第条b只能说明上述规律中的第条c不能说明上述规律中的任何一条d能同时说明上述两条规律(2)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l1.6 cm，若小球在平抛运动途中的几个位置如图6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_(g10 m/s2)小球在b点的速率为_(取两位有效数字)图6即学即用2某同学做研究平抛运动的实验时，不慎未定好原点，只画了竖直线，而且只描出了平抛物体的后一部分轨迹如图7所示，依此图加一把刻度尺，如何计算出平抛物体的初速度v0?图7学案3实验：研究平抛运动答案课堂活动区核心知识探究例1(1)cf(2)ad解析本题考查的是仪器的选择和实验的注意事项实验还需的器材是坐标纸和重垂线，描出的轨迹在坐标纸上，方便数据处理，重垂线是用来确定竖直木板是否竖直并确定纵坐标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；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即学即用1(1)a.同一b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)bac(3)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例2(1)b(2)20.80 m/s1.0 m/s解析(1)由于左端小铁球平抛的同时，右端小铁球开始做自由落体，且两球同时落地，说明平抛的小铁球在竖直方向上和右端小铁球做同样的运动，也做自由落体运动，但无法说明平抛小铁球在水平方向的运动，故只有b正确(2)图中a、b、c、d位置对应水平位移相等说明ab、bc、cd所用时间相同，根据匀变速直线运动的特点，xat2，则有lgt2而水平方向上2lv0t联立得v022 m/s0.80 m/s小球在b点的竖直分速度vyac联立得vy1.50.60 m/s小球在b点的合速度v1.0 m/s即学即用2x解析为了求出平抛物体的初速度，要画出三条等距(x)