5.3 实验：研究平抛运动.doc

高一物理教学案 编写：付志英 审核：任怀锡 时间：2014-2-19 NO 045.3 实验：研究平抛运动预习案班级 姓名 学号 【学习目标】1.用实验方法描绘出平抛物体的运动轨迹。2.判断平抛运动的轨迹是否为抛物线。OxA1A2A3A4M3M2M1M4y3y2y1y图5-103.计算平抛物体的初速度。一、判断平抛运动的轨迹是不是抛物线如图5-10所示的某物体做平抛运动的轨迹，欲判断其轨迹是否为抛物线，只要从轨迹上任意取若干个点分别代入y=ax2，求得a为某一定值，即可验证平抛运动的轨迹为抛物线。 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OA2=2l、OA3=3l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，那么M1、M2、M3各点的y坐标与x坐标间的关系应该具有y=ax2的形式（a是一个待定的常量）。 其中OA1=l、OA2=2l、OA3=3l这样做的目的是使y2= y1，y3= y1这样代入y=ax2，可以方便求出a。二、计算平抛物体的初速度在后面案例介绍的几种方法中，如果要求不太高，可以忽略空气阻力的作用。这样，抛体在竖直方向上只受到重力的作用，因此它的加速度是常量，等于 。它的y坐标的变化符合匀加速运动的规律：y= 。于是，测量某点的下落距离，例如在M3点的下落距离y3(图5-10)，根据这个数据就可以算出抛体下落到这点所用的时间t3。为了得到抛体的初速度，还需测量 。计算的表达式为 。预习自测1.“研究平抛物体运动”实验的实验目的是（ ）A.描出平抛物体运动的轨迹B.证明平抛物体的运动，是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运动C.求出做平抛运动物体的初速度 D.求出做平抛运动物体的位移2.关于平抛运动的水平分运动，下列说法正确的是（ ）A.平抛运动在水平方向上的分运动是匀加速直线运动B.平抛运动在水平方向上的分运动是自由落体运动C.平抛运动在水平方向上的分运动是匀速直线运动D.平抛运动在水平方向上的分运动是匀碱速直线运动5.3 实验：研究平抛运动探究案班级 姓名 学号 一、实验原理物体的平抛运动可以看做是两个方向的分运动的合成。一个是水平方向的 运动，另一个是竖直方向的 运动。二、实验器材斜槽、竖直固定在铁架台上的木板、白纸、图钉、 ，有空的卡片、 ，铅垂线。三、实验步骤（1） （2） （3） （4） （5） 四、注意事项1.实验中必须保持通过斜槽末端的切线 ，方木板必须处在 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.由于实验是让小球多次做平抛运动来描绘它的运动轨迹，所以每次小球自由释放的高度相同，以保证物体做平抛的 相同。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 在木板上的水平投影点。一、研究平抛运动的基本思路【例题1】如图5-12所示，在研究平抛运动时，球A沿轨道滑下，离开轨道末端（末端水平）时撞开轻质接触式开关S，被电磁铁吸住的小球B同时自由下落。改变整个装置的高度做同样的实验，发现位于同一高度的A、B两球总是同时落地。该实验现象说明了A球在离开轨道后（ ）A.水平方向的分运动是匀速直线运动B. 水平方向的分运动是匀加速直线运动C.竖直方向的分运动是自由落体运动D.竖直方向的分运动是匀速直线运动二、图线的处理方法【例题2】在“研究平抛物体运动”的实验中，某同学记录了运动轨迹上三点A、B、C，A为抛出点，如图5-14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。OAB1020x/cm515y/cm图5-14求：小球平抛运动的初速度大小。当堂训练1.图5-13所示为用频闪摄影方法拍摄的研究物体做平抛运动规律的照片，图中A、B、C为三个同时由同一点出发的小球。AA为A球在光滑水平面上以速度v运动的轨迹。BB为B球以速度v被水平抛出后的运动轨迹；CC为C球自由下落的运动轨迹，通过分析上述三条轨迹得出结论： 。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，若小球在平抛运动途中的几个位置如图5-15中a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度计算公式abcd图5-15v0=_(用l、g表示)，其值是_。（g取9.8m/s2）图5-16AB3.平抛竖落仪如图5-16所示，用小捶打击弹性金属片，金属片把A球沿水平方向抛出，同时B球能松开，自由下落。A、B两球同时开始运动，多次改变小球距地面高度和打击力度，发现A、B两球均同时落地，下列说法错误的是（ ）A.用小捶打击金属片前，要使A、B两个小球在同一水平面上B.多次改变打击的力度是为了改变平抛运动的时间C.多次改变小球距地面的高度是为了改变平抛运动的时间D.用耳朵“听”来判断两球落地时刻的先后，比用眼睛“看”要敏锐得多4.在做“探究平抛物体运动”的实验中，在下列说法中对于减小实验误差有益的是（ ）A.应在斜槽上一个合适的位置释放小球，当小球从该点释放时，小球能够从白纸的左上角射入白纸所在的竖直面，而从白纸的右下角射出B.描绘出的轨迹曲线应尽量细一些C.在轨迹上选取用于计算的点时，这些点的间隔应尽量大些，使这些点分布在整条曲线上D.要多算出几个小球做平抛运动的初速度值，再对几个初速度值取平均值，作为最后的测量结果5.在“探究平抛物体运动”的实验中，如果小球每次从斜槽上不同位置释放，则各次相比不相同的是（ ）A.小球的初速度 B.小球的运动轨迹 C.小球的下落时间 D.小球通过相同水平位移所用的时间5.3 实验：研究平抛运动拓展案班级 姓名 学号 1.在做“研究平抛物体的运动”的实验时，让小球多次沿同一轨道，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹。为了能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得字母填在横线上： 。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）相接触ABC图5-172.图5-17所示为一小球做平抛运动的闪光照片的一部分，图中背景方格的边长均为5cm，如果g取10m/s2,那么：（1）闪光频率是_Hz。（2）小球运动中水平分速度的大小是_m/s。（3）小球经过B点时速度大小是_m/s。弹射器图5-183.试根据平抛运动的原理设计测量弹射器弹丸初射速度的实验方法，提供实验器材：弹射器（含弹丸，如图5-18所示）、铁架台（带夹具）、米尺。（1）画出实验示意图。（2）在安装弹射器时应注意：_。（3）实验中需要测量的量（并在示意图中用字母标出）：_。（4）由于弹射器每次射出的弹丸初速度不可能完全相等