（广西专用）高考物理一轮复习 第四章 实验研究平抛物体的运动课件 新人教版.ppt

实验研究平抛物体的运动 1 用实验的方法描绘平抛运动轨迹2 根据实验确定平抛物体的初速度 平抛运动可看做水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合成 则令小球做平抛运动 利用追踪法逐点描出小球运动的轨迹 建立坐标系 测量出x y 再利用公式求求出平抛物体的初速度 斜槽 坐标纸 图钉 白纸 木板及竖直固定架 铅笔 三角板 有孔卡片 重锤 小球和刻度尺 一 实验步骤1 将斜槽放在桌面上 让其末端伸出桌面边缘外 调节末端 使槽末端切线水平 随之将其固定 如图所示 2 在带有支架的木板上 用图钉钉好白纸 并让竖直放置的木板左上方靠近槽口 使小球滚下飞出后的轨道平面跟板面平行 如图所示3 把小球飞离斜槽末端时的球心位置投影到白纸上 描出点o4 让小球每次都从斜槽上同一适当位置滚下 将中心有孔的卡片靠在纸面上 每次飞行的小球顺利地穿过卡片上的小孔时 用铅笔做上记号5 把白纸从木板上取下来 再将上面依次记下的一个个点连成光滑曲线 这样就描绘出了小球平抛运动的轨迹 二 数据处理1 以o点为原点 水平方向为x轴 竖直向下方向为y轴建立坐标系 锦囊妙诀 小球同高滚动 斜槽末端水平 小球勿碰木板 起点标记要清 复印描点连线 坐标紧贴起点 分解两个运动 原理帮你解难 2 在小球平抛运动轨迹上选取a b c d e五个点 测出它们的x y坐标值 记到表格内3 把测到的坐标值依次代入公式求出小球平抛的初速度 并计算其平均值 1 安装斜槽时 其末端切线不水平2 建立坐标系时 以斜槽末端端口位置为坐标原点 实际上应是末端端口上的小球球心位置为坐标原点3 空气阻力使小球不是真正的平抛 1 保证斜槽末端点的切线水平 方木板竖直且与小球下落的平面平行 并使小球运动时靠近木板 但不接触2 小球每次都从斜槽上同一位置由静止滚下3 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 球的重心在木板上的水平投影点4 小球在斜槽上开始滚下的位置要适当 以便使小球运动的轨迹由木板的左上角到右下角5 要选取距o点远些的点来计算小球的初速度 这样可减小误差 如图甲所示 a是一块平面木板 在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽 图甲中p0p0 p1p1 槽间距离均为d 把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板b上 实验时依次将b板插入a板的各插槽中 每次让小球从斜轨的同一位置由静止释放 每打完一点后 把b板插入后一槽中并同时向纸面内侧平移距离d 实验得到小球在白纸上打下的若干痕迹点 如图乙所示 将这些点用平滑的曲线连接起来就得到小球平抛的轨迹 实验数据的处理 例证1 某同学利用图甲所示装置做 研究平抛运动 的实验 根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹 但不慎将画有轨迹图线的坐标纸丢失了一部分 剩余部分如图乙所示 图乙中水平方向与竖直方向每小格的长度均代表0 10m p1 p2和p3是轨迹图线上的3个点 p1和p2 p2和p3之间的水平距离相等 完成下列填空 重力加速度取9 8m s2 1 设p1 p2和p3的横坐标分别为x1 x2和x3 纵坐标分别为y1 y2和y3 从图乙中可读出 y1 y2 m y1 y3 m x1 x2 m 保留两位小数 2 若已测知抛出后小球在水平方向上做匀速运动 利用 1 中读取的数据 求出小球从p1运动到p2所用的时间为 s 小球抛出后的水平速度为 m s 均可用根号表示 3 已测得小球抛出前下滑的高度为0 50m 设e1和e2分别为开始下滑时和抛出时的机械能 则小球从开始下滑到抛出的过程中机械能的相对损失 100 保留两位有效数字 规范解答 1 y1 y2 6 1 0 10m 0 61m y1 y3 16 1 0 10m 1 61m x1 x2 6 0 0 10m 0 60m 2 y y1 y3 y1 y2 y1 y2 1 61 0 61 0 61 m 0 39m由 y gt2得水平速度 3 以抛出点为零势能点 则e1 mgh 所以 答案 1 0 61 填 0 60 的 同样给分 1 61 填 1 60 或 1 62 的 同样给分 0 60 2 0 20 在范围内的 同样给分 3 0 在范围内的 同样给分 这一小问对有效数字不作要求 3 8 2 在6 10 范围内的 同样给分 实验误差分析 例证2 利用实验室的斜面小槽等器材装配如图甲所示的装置 钢球从斜槽上滚下 经过水平槽飞出后做平抛运动 每次都使钢球在斜槽上同一位置滚下 钢球在空中做平抛运动的轨迹是一定的 设法用铅笔描出小球经过的位置 通过多次实验 在竖直白纸上记录钢球所经过的多个位置 连起来就得到钢球做平抛运动的轨迹 1 某同学在安装实验装置和进行其余的操作时都准确无误 他在分析数据时所建立的坐标系如图乙所示 他的错误之处是 2 该同学根据自己所建立的坐标系 在描出的平抛运动轨迹图上任取一点 x y 运用公式求小球的初速度v0 这样测得的平抛初速度值与真实值相比 填 偏大 偏小 或 相等 规范解答 1 小球平抛运动的起点在斜槽末端正上方小球球心所在处 该同学的错误在于他将斜槽末端点作为坐标原点 2 这样建立坐标系后 坐标y值测量偏小 由求出的小球的初速度v0将比真实值偏大 答案 1 将斜槽末端点作为坐标原点 2 偏大 1 下列因素会使 研究平抛物体的运动 实验的误差增大的是 a 小球与斜槽之间有摩擦b 安装斜槽时其末端不水平c 建立坐标系时 以斜槽末端端口位置为坐标原点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 解析 选b c 小球与斜槽之间有摩擦 影响小球平抛的初速度大小 但不会影响研究平抛物体的运动轨迹 斜槽末端不水平 小球将不做平抛运动 斜槽末端端口作为坐标原点 影响小球下落高度的测量值 计算平抛初速度时选取计算的点离o较远时 测量误差较小 因此b c正确 2 在做 研究平抛物体的运动 的实验中 为了确定小球在不同时刻所通过的位置 实验时用如图所示的装置 先将斜槽轨道的末端调整水平 在一块平木板表面钉上复写纸和白纸 并将该木板竖直立于紧靠槽口处 使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放 小球撞到木板并在白纸上留下痕迹a 将木板向远离槽口方向平移距离x 再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放 小球撞在木板上得到痕迹b 又将木板再向远离槽口方向平移距离x 小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放 再得到痕迹c 若测得木板每次移动距离均为x 10 00cm a b间距离y1 4 78cm b c间距离y2 14 58cm g取9 80m s2 1 根据以上直接测量的物理量求得小球初速度为v0 用题中所给字母表示 2 小球初速度的测量值为 m s 解析 1 由题意知小球在经过a b c位置时所经历的时间间隔t相等 则在竖直方向上由 s at2 有y2 y1 gt2 再由x v0t 可解得 2 将已知数据代入得 v0 1 0m s 答案 1 2 1 0 3 2012 桂林模拟 如图所示为一平抛物体运动的闪光照片示意图 照片与实际大小相比高与宽均缩小10倍 对照片中小球位置进行测量得 1与4闪光点竖直距离为1 5cm 4与7闪光点竖直距离为2 5cm 各闪光点之间水平距离均为0 5cm 则 1 小球抛出时的速度大小为 m s 2 抛出点距闪光点1的实际竖直距离是 cm 空气阻力不计 g 10m s2 解析 因为照片比实际大小缩小10倍 所以1与4闪光点之间竖直距离为h1 15 10 2m 4与7闪光点之间的竖直距离h2 25 10 2m 1与4闪光点之间的水平距离等于4与7闪光点间的水平距离 都为s 其时间间隔均为t 且s 15 10 2m 因为s v0t h h2 h1 gt2 因此v0 1 5m s 若闪光点1处为抛出点 则应有因为h1 15 10 2m 则小球抛出点不在闪光点1处 设闪光点1处的竖直分速度为v1 则有故v1 1m s 因此v12 2gh0 h0 0 05m 5cm 答案 1 1 5 2 5 4 某同学设计了一个研究平抛运动的实验装置 如图所示 在水平桌面上放置一个斜面 让钢球从斜面上由静止滚下 钢球滚过桌边后便做平抛运动 在钢球抛出后经过的地方放置一块水平木板 木板由支架固定成水平 木板所在高度可通过竖直标尺读出 木板可以上下自由调节 在木板上固定一张白纸 该同学在完成装置安装后进行了如下步骤的实验 a 实验前在白纸上画一条直线 并在线上标出a b c三点 且ab bc 如图所示 量出ab长度l 20 00cmb 让钢球从斜面上的某一位置由静止滚下 调节木板高度 使得钢球正好击中a点 记下此时木板离桌面的高度h1 70 00cmc 让钢球从斜面上的同一位置由静止滚下 调节木板高度 使得钢球正好击中b点 记下此时木板离桌面的高度h2 80 00cm d 让钢球从斜面上的同一位置由静止滚下 调节木板高度 使得钢球正好击中c点 记下此时木板离桌面的高度h3 100 00cm则该同学由上述测量结果即可粗测出钢球的平抛初速度大小v0 m s 钢球击中b点时其速度大小为vb m s 已知g 10m s2 空气阻力不计 结果保留三位有效数字 解析 由ab bc可知 在钢球分别击中a b c时的时间间隔t相等 再由hbc hab gt2可得 h3 h2 h2 h1 gt2 t 0 1s 由可得 v0 2 00m s 由得 则答案 2 002 50 5 某同学在做平抛运动实验时得出如图所示的小球运动轨迹 a b c三点的位置在运动轨迹上已标出 则 g取10m s2 1 小球平抛的初速度为 m s 2 小球开始做平抛运动的位置坐标为x cm y cm 3 小球运动到b点的速度为 m s 解析 1 小球由a到b 由b到c 水平方向做匀速运动 时间间隔相同 竖直方向上做匀加速运动 则由 y g t2得出 t 0 1s 再根据水平方向的位移x v0 t 解得v0 2m s 2 小球在b点的竖直速度为v 1 5m s