湖南省高三物理高考一轮复习 《实验 研究平抛运动》课件新人教版.ppt

实验 研究平抛运动 要点回顾 一 实验目的 要点回顾 一 实验目的 1 用实验方法描出平抛物体的运动轨迹 2 从实验轨迹求平抛物体的初速度 二 实验原理 二 实验原理 平抛物体的运动可以看做是两个分运动的合运动 一是水平方向的 另一个是竖直方向的 令小球做平抛运动 利用描迹法描出小球的运动轨迹 即小球做平抛运动的曲线 建立坐标系 测出曲线上的某一点的坐标x和y 根据重力加速度g的数值 利用公式y gt2求出小球的 再利用公式 求出小球的水平分速度 即为小球做平抛运动的初速度 三 实验器材 三 实验器材 斜槽 竖直固定在铁架台上的木板 白纸 图钉 小球 有孔的卡片 刻度尺 重垂线 三 实验器材 斜槽 竖直固定在铁架台上的木板 白纸 图钉 小球 有孔的卡片 刻度尺 重垂线 四 实验步骤 三 实验器材 斜槽 竖直固定在铁架台上的木板 白纸 图钉 小球 有孔的卡片 刻度尺 重垂线 四 实验步骤 1 安装 调整斜槽 用图钉把白纸钉在竖直板上 在木板的左上角固定斜槽 可用平衡法调整斜槽 即将小球轻放在斜槽平直部分的末端处 能使小球在平直轨道上的任意位置静止 就表明水平已调好 2 调整木板 用悬挂在槽口的重垂线把木板调整到竖直方向 并使木板平面与小球下落的竖直面平行 然后把重垂线方向记录到钉在木板的白纸上 固定木板 使在重复实验的过程中 木板与斜槽的相对位置保持不变 3 确定坐标原点o 把小球放在槽口处 用铅笔记下球在槽口时球心在图板上的水平投影点o o点即为坐标原点 4 描绘运动轨迹 在木板的平面上用手按住卡片 使卡片上有孔的一面保持水平 调整卡片的位置 使从槽上滚下的小球正好穿过卡片的孔 而不擦碰孔的边缘 然后用铅笔在卡片缺口上点个黑点 这就在白纸上记下了小球穿过孔时球心所对应的位置 保证小球每次从槽上开始滚下的位置都相同 用同样的方法 可找出小球平抛轨迹上的一系列位置 取下白纸用平滑的曲线把这些位置连接起来即得小球做平抛运动的轨迹 释难解惑 一 研究平抛运动 实验中应注意的事项 释难解惑 一 研究平抛运动 实验中应注意的事项 1 实验中必须保持通过斜槽末端点的切线水平 方木板必须处在竖直面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行 并使小球的运动靠近图板但不接触 2 小球必须每次从斜槽上同一位置滚下 即在斜槽上固定一个挡板 不要用手放 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 球的球心在木板上的水平投影点 即端点上r 小球半径 处 4 要在斜轨上适当的高度释放小球 使它以适当的水平初速度抛出 其轨道由图板左上角到达右下角 这样可以减小测量误差 5 要在平抛轨道上选取距o点远些的点来计算球的初速度 这样可使结果的误差较小 二 研究平抛运动 实验中的误差分析 二 研究平抛运动 实验中的误差分析 1 安装斜槽时 其末端切线不平而产生误差 2 建立坐标系时 以斜槽末端端口位置为坐标原点 实际上以球的球心在木板上的水平投影点为坐标原点 3 数据测量时 测量不准确而产生误差 4 确定小球位置不准确而产生误差 讲练互动 1 实验步骤操作的规范性 讲练互动 1 实验步骤操作的规范性 例1 下面是利用教材中的装置做 研究平抛物体的运动 的实验步骤 在这些实验步骤中有错误或不足 需要修改的是 将这些实验步骤按正确的顺序排列为 a 从斜槽上某一点释放小球 它离开槽后在空中做平抛运动 在小球运动轨迹的某处用带孔的卡片迎接小球 使小球恰好从孔中央通过而不碰到边缘 然后在白纸上记下孔中央的位置 b 以斜槽末端作为平抛运动的起点o 在白纸上标出o的位置 c 取下白纸 在纸上画出与竖直线oy垂直的水平线ox d 用光滑曲线把记录小球通过的位置的若干点连接起来 就得到了平抛运动的轨迹 由于确定各点位置时有误差 所画的曲线可不通过个别偏差大的点 但必须保证曲线光滑 不能有小范围的凸起和凹陷 e 从斜槽上不同点释放小球 用步骤a的方法确定平抛轨迹上的其他点 f 在曲线上取几个点 不必是步骤a e中确定的点 测出它们的坐标x y 分别求出小球的初速度 最后算出平均值作为实验测出的平抛运动的初速度 g 靠目测在纸上画出过o点向下的竖直线oy h 将白纸用图钉钉在竖直的木板上 在木板的左上角固定斜槽 变式练习 在做 研究平抛物体的运动 的实验中 让小球依次沿同一轨道运动 通过描点画出小球做平抛运动的轨迹 为了能够准确地描绘处运动的轨迹 下面列出了一些操作要求 你认为正确的选项有 a 通过调节 使斜槽的末端的切线保持水平 b 每次释放小球的位置必须相同c 每次必须由静止释放小球d 小球运动时不应与木板上的坐标纸相接触e 记录小球位置用的凹槽每次必须严格地等距离下降f 将球位置记录在纸上后 取下纸 用直尺将点连成折线 2 实验数据的记录与处理 例2 在 研究平抛物体的运动 的实验中 某同学记录了运动轨迹上三点a b c 如图所示 以a为坐标原点 建立坐标系 各点坐标值已在图中标出 求 1 小球平抛初速度大小 2 小球做平抛运动的初始位置坐标 2 实验数据的记录与处理 变式练习 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尺度读出 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 量出ab长度l 20 00cm b 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 记下此时木板与桌面的高度差h1 h c 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 记下此时木板与桌面的高度差h2 h 10 00 cm 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 记下此时木板与桌面的高度差h3 h 30 00 cm 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点时其竖直分速度大小为vby m s 已知钢球的重力加速度为g 10m s2 空气阻力不计 3 实验原理或方法的迁移与创新 例3 利用单摆验证小球平抛运动规律 设计方案如图 a 所示 在悬点o正下方有水平放置的炽热的电热丝p 当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断 mn为水平木板 已知悬线长为l 悬点到木板的距离oo h h l 3 实验原理或方法的迁移与创新 a 1 电热丝p必须放在悬点正下方的理由是 2 将小球向左拉起后自由释放 最后小球落到木板上的c点 o c x 则小球做平抛运动的初速度为v0 3 在其他条件不变的情况下 若改变释放小球时悬线与竖直方向的夹角 小球落点与o 点的水平距离x将随之改变 经多次实验 以x2为纵坐标 cos 为横坐标 得到如图 b 所示图像 则当 30 时 x为 m 若悬线长l 1 0m 悬点到木板间的距离oo 为 m 习题课 1 下列哪些因素会使 研究平抛物体的运动 实验的误差增大 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 2 1 在做 研究平抛物体的运动 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 3 研究平抛物体的运动 用描迹法 该实验的注意事项有 1 斜槽末端的切线必须水平 检验方法是 2 木板要固定在竖直平面内 检验方法是 3 如果是用白纸 则应以小球在斜槽末端时小球球心在白纸上的投影所在的点为坐标原点 在斜槽末端 先以 确定y轴方向 再用直角三角板画出水平线作为x轴 建立直角坐标系 4 每次小球应从斜槽上的同一位置由静止开始下滑 4 平抛物体的运动规律可以概括为两点 1 水平方向做匀速运动 2 竖直方向做自由落体运动 为了探究平抛物体的运动规律 可做下面的实验 如图所示 用小锤打击弹性金属片 a球就水平飞出 同时b球被松开 做自由落体运动 无论a球的初速度大小如何 也无论两球开始距地面高度如何 两球 总是同时落到地面 这个实验 a 只能说明上述规律中的第 1 条b 只能说明上述规律中的第 2 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 5 如图所示为某同学设计的测量子弹速度的实验装置 a b是两块竖直放置的薄板 a b间距离为l 让子弹以水平初速度穿过a 然后穿过b 在两块薄板上穿过的两个洞的高度差为h 则子弹的初速度为多少 忽略薄板对子弹的阻力 6 某同学在做平抛运动实验时 不慎未定好原点 只画出了竖直线 而且只描出了平抛物体的后一部分轨迹 如图所示 依此图只用一把刻度尺 如何计算出平抛物体的初速度v0 7 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 1 只有秒表 2 只有米尺 请选择一种测量仪器 设计实验方法 写出实验步骤和原理 8 试根据平抛运动原理设计测量弹射器弹丸出射初速度的实验方法 提供的实验器材有 弹射器 含弹丸见图 铁架台 带有夹具 米尺 1 画出实验示意图 2 指出在安装弹射器时应注意的事项 3 指出实验时需要测量的量 在图中用字母标明 4 由于弹射器每次射出的弹丸初速度不可能完全相等 在实验中应采取的方法是什么 5 推导出初速度的计算公式 9 三个同学根据不同的实验条件 进行了 探究平抛运动规i律 的实验 1 甲同学采用如图所示的装置 用小锤打击弹性金属片 金属片把a球沿水平方向弹出 同时b球被松开 自由下落 观察到两球同时落地 改变小锤打击的力度 即改变a球被弹出时的速度 两球仍然同时落地 这说明 2 乙同学采用如图所示的装置 两个相同的弧形轨道m n 分别用于发射小铁球p q 其中n的末端与可看做光滑的水平板相切 两轨道上端分别装有电磁铁c d 调节电磁铁c d的高度 使ac bd 从而保证小铁球p q在轨道出口处的水平初速度v0相等 现将小铁球p q分别吸在电磁铁