人教版高中物理必修2第五章 曲线运动3. 实验：研究平抛运动课件(1).ppt

5 3实验 研究平抛运动 实验目的 1 用实验方法描绘出平抛物体的运动轨迹 2 从实验轨迹求出平抛运动物体的初速度 实验 研究平抛运动 如何获得平抛运动的轨迹 实验原理 平抛物体的运动可以看作是两个分运动的合运动 一是水平方向的匀速直线运动 另一个是竖直方向的自由落体运动 1 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 2 怎样计算平抛物体的初速度 水平方向上的匀速直线运动竖直方向上的自由落体运动 平抛运动的两个分运动为 O y x v0 v0 x 测出轨迹上某一点的坐标 x y 代入可求出v0 P x y 1 如何获得小球做平抛运动的轨迹 方案一 描迹法 方案二 径迹法 o x y 方案三 用频闪照相机得到物体运动的轨迹 照相法 实验怎样得到平抛运动的轨迹 方案一 实验器材 斜槽 铁架台 金属小球 木板 附竖直固定支架 有孔的卡片 坐标纸 图钉 刻度尺 重锤线 铅笔 描迹法 实验仪器 方案一 描迹法 实验器材 刻度尺 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 并使其末端的切线保持水平 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 实验步骤 2 调整木板 用悬挂在槽口的重锤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且靠近 然后把重锤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白纸上的水平投影点O O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 用铅笔在卡片缺口处的白纸上点个黑点 这就在白纸上记下了小球穿过孔时球心所对应的位置 保证小球每次从斜槽上的同一位置由静止开始滑下 用同样的方法 可找出小球平抛轨迹上的一系列位置 新教材做法 描绘运动轨迹 把笔尖放在小球可能经过的位置上 如果小球运动中碰到笔尖 用铅笔在该位置画上一点 用同样的方法 从同一位置释放小球 在小球运动路线上描下若干点 5 计算初速度 取下白纸 以O点为原点画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴 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 用公式x v0t和y gt2 2计算出小球的初速度v0 最后计算出v0的平均值 并将有关数据记入表格内 在曲线上选取A B C D E F六个不同的点 用刻度尺和三角板测出它们的坐标x和y 几个问题的思考 问题探究1 如何检验斜槽末端部分是否水平 若将小球放在斜槽末端水平轨道的任何位置 小球都不滚动 则可以认为斜槽末端水平 重锤的吊线与平板的边线平行 与平板面平行 使小球平抛的轨道平面与板面平行 问题与探究2 怎么判断木板面是否竖直 几个问题的思考 问题探究4 每次都是从同一高度由静止释放的原因 保证做平抛运动的初速度相等 描述的是同一条轨迹 问题探究3 怎么确定坐标原点o 建立直角坐标系 把小球放在槽口末端处 用铅笔记下这时球的球心在坐标纸板上的水平投影点o 即为坐标原点 槽口末端正上方R处 再利用重锤线确定y轴方向和与之垂直的x轴方向 1 保证斜槽末端的切线必须水平 2 木板平面竖直且平行于小球平抛的轨道平面 并使小球的运动靠近木板但不接触 3 坐标原点不在斜槽口的末端 应在槽口上方小球球心处 实验注意事项 O O 4 小球应在同一位置无初速自由释放 释放的高度要适当 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 5 实验过程中木板不能动 6 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 实验注意事项 y h 9h 4h 16h x O A B C D 1 4 9 16 思考 水平抛出的小球1s内 2s内 3s内 的竖直位移之比是 思考 怎么判定o点就是平抛运动的起点 O y x A4 A3 A2 A1 M4 M3 M2 M1 y3 思考 如何判断平抛运动的轨迹是不是抛物线 假设轨迹是一条抛物线 则轨迹上各点应满足y ax2 测出轨迹上某点的坐标 x y 带入y ax2中求出a 就可知道代表这个轨迹的可能关系式 再测几个点的坐标代入验证 例1 如图所示 在 研究平抛运动 的实验中 描绘得到的平抛物体的轨迹的一部分 抛出点的位置没有记录 试根据图中的数据求出平抛运动的初速度 物体在AB段和BC段运动的时间必相等 则有 解析 在轨迹上ABC三个点是水平间距相等的 故有 例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 实验研究平抛运动的规律 例3 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