6.3探究平抛运动的规律

全日制高中物理必修 教学案 第六章 曲线运动 第课 共课 编撰 第 1 页年 月 日 6 3 探究平抛运动的规律 班级 姓名 学号 学习目标学习目标 1 学会用实验方法描绘出平抛物体运动的轨迹 2 能根据运动轨迹分析实验数据 求出平抛物体的初速度 学习重点学习重点 描绘平抛物体运动的轨迹 学习难点学习难点 根据运动轨迹求平抛物体的初速度 主要内容主要内容 一 实验原理一 实验原理 平抛运动是以速度 v0沿水平方向抛出后 物体只在重力作用下 加速度是重力 加速度 g 的匀变速曲线运动 根据运动的合成与分解的知识 可以将平抛运动看作 是两个分运动的合运动 一个分运动是水平方向上的匀速直线运动 其速度就是平 抛运动的初速度 v0 另一个分运动是竖直向下方向上的自由落体运动 在以抛出点 0 为原点的平面直角坐标系中 用铅笔试碰描迹法描绘出小球做平抛运动的轨道曲 线 测出曲线上某一点的坐标 x y 利用 y 1 2gt2求出运动时间 t 再利用公式 x v0t 求出小球做平抛运动的初速度 v0 x y g 2 二 实验器材二 实验器材 斜槽 金属小球 木板 附竖直固定支架 坐标纸 图钉 刻度尺 重锤线 铅 笔 三 实验步骤三 实验步骤 1 将斜槽放在实验桌上 其末端伸出桌面外 调节末端使其切线水平后固定 检查斜槽末端部分是否水平的方法 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 也可将小球放在斜槽末端 轻轻将其 向两边拨动各一次 看其是否有明显的运动倾向 精细的检查方法是用水平仪 调整 全日制高中物理必修 教学案 第六章 曲线运动 第课 共课 编撰 第 2 页年 月 日 2 用图钉把坐标纸钉在木板上 让木板竖直固定 其左上方靠近槽口 用重锤线 检查坐标纸上的竖线是否竖直 整个实验装置如图所示 用重锤线把木板校准到 竖直方向 使小球平抛的轨道平面与板面平行 保证在重复实验的过程中 木板 与斜槽的相对位置保持不变 3 建立直角坐标系 xoy 以小球做平抛运动的起点 0 为坐标原点 从坐标原点 0 画出竖直向下的 y 轴和水平向右的 x 轴 确定坐标原点 o 的方法是 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 不是槽口端点 4 让小球由斜槽的某一固定位置自由滚下 由 0 点开始做平抛运动 先用眼睛粗略 地估计小球在某一 x 值处 如 z 1 cm 或 2 cm 等 的 y 值 然后用铅笔尖指着这个 位置 让小球从原释放处开始滚下 看是否与铅笔尖相碰 如此重复数次 较准 确地确定小球通过的这个位置 并在坐标纸上记下这一点 5 依次改变 x 值 用与 4 同样的方法确定小球通过其他各点的位置 6 取下坐标纸 用刻度尺过 0 点画出 y 轴和 z 轴 当第 3 步未进行时 将 4 5 中所描出的各点用平滑曲线连接起来 这就画出了小球做平抛运动的轨迹曲线 所画曲线可不通过个别偏差大的点 但必须保持曲线平滑 不允许出现凹陷处 7 求小球平抛的初速度 v0 在所描绘的轨迹曲线上选取 A B C D E F 六个不同点 不必是步骤 4 5 中 测出的点 测出它们的坐标值 将各点坐标值代入 v0 x中 求出小球做平抛运动的初速度 v0 最后算出 v0 y g 2 的平均值 实验记录 全日制高中物理必修 教学案 第六章 曲线运动 第课 共课 编撰 第 3 页年 月 日 初速度 v0的平均值 0 v 四 注意事项四 注意事项 1 固定斜槽时 必须注意使通过斜槽末端点的切线保持水平 以使小球离开斜槽 后做平抛运动 2 木板必须处在竖直面内 与小球运动轨迹所在的竖直平面平行 使小球的运动靠 近图纸但不接触 3 在斜槽上设定位卡板 使小球每次都从定位卡板所确定的同一位置由静止开始滚 下 以保证重复实验时 小球做平抛运动的初速度相等 4 应在斜槽上适当的高度处释放小球 使小球能以适当的水平速度抛出 其运动轨 迹由图板左上角到右下角 这样可以充分利用坐标纸 减小测量误差 5 由平抛运动方程求小球平抛的初速度时 应在平抛轨迹上选取离坐标原点 0 较远 的点的坐标数据来进行计算 这样既便于测量又减小了误差 五 误差分析五 误差分析 1 安装斜槽时 其末端切线不水平 造成小球并非做平抛运动 测量的数据不准 确 2 建立直角坐标系时 误以斜槽末端端口位置为坐标原点 实际上应以末端端口上 的小球球心位置为坐标原点 3 小球每次从槽上开始滚下的位置不相同 使得平抛初速度不相同 课堂训练 课堂训练 1 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 25 厘米 若小球在平抛运动途中的各个位置如图 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 取 9 8 米 秒 2 2 如图所示是在 研究平抛物体的运动 的实验中记录的一段轨迹 已知物体是从原点 O 水平抛出 经测量 C 点的坐标为 60 45 则平抛物体的初速度 v0 米 秒 物体经过 B 点时的速度 VB 米 秒 全日制高中物理必修 教学案 第六章 曲线运动 第课 共课 编撰 第 4 页年 月 日 3 利用图所示装置研究平抛运动 测定平抛初速时 应注意 在安装斜槽轨道时 除了要使斜槽处于竖直平面内 还应 本板应固定在 板面 离斜槽末端中心应 小球每次 均应从 释放 确定小球在斜槽上释 放的位置的依据是要保 在固定 于板面的纸上需建立以 O 点为原点的坐标系 建立坐标系的 方法是 先在纸上记录下斜槽轨道的末端 p 点 则 0 点应在 然后利用 画出过 o 点的 再画出过 o 点的 4 如图是研究小球的平抛运动时拍摄的闪光照片的一部分 其背 景是边长为 5 厘米的小方格 重力加速度取 g 10 米 秒 2 由此 可知 闪光频率为 赫 小球抛出时的初速度大小为 米 秒 从抛出到 C 点 小球速度的改变最大为 米 秒 课后作业 课后作业 1 有关 研究平抛物体运动 的实验中 小球在斜槽水平出口处的位置如图所示 所 谓末端的切线的起点 O 即坐标水平轴的原点应该是 A A 点 B B 点 C C 点 D D 点 2 安装实验装置的过程中 斜槽装置末端的切线必须是水平的 这样做的目的是 A 保证小球运动的轨迹是一条抛物线 B 保证小球飞出时的速度不太大 也不太小 C 保证小球飞出时 初速度水平 D 保证小球在空中运动的时间都相等 3 在 研究平抛物体运动 的实验中 如果小球每次从斜槽滚下的初始位置不同 则 下列说法错误的是 A 小球平抛的初速度不同 全日制高中物理必修 教学案 第六章 曲线运动 第课 共课 编撰 第 5 页年 月 日 B 小球每次做不同的抛物线运动 c 小球在空中运动的时间每次均不同 D 小球通过相同的水平位移所用时间均不同 4 为了准确地测出平抛轨道上某点的坐标 需要注意的是 A 选距原点近 些的点 B 应正确标出乎抛小球的球心在木板上的水平投影点 C 用重锤线准确地确定纵轴 D 选距原点远一些的点 5 本实验测 v0时产生误差 与误差无关的是 A 弧形槽与球间有摩擦 B 弧形槽末端切线不水平 C 小球受空气阻力 D 小球每次自由滚下的位置不同 6 某同学在做 研究平抛物体运动 的实验时忘记记下球做 平抛运动的起点位置 O A 为物体运动一段时间后的位置 根据图求出物体做平抛运动的初速度为 g 取 10m s2 A 20m S B 2 0m S C 1 0m s D 10m S 7 在平抛曲线上取三点 此三点的坐标是 A 20 5 8 36 16 C 52 37 单位 为 cm 由此可以算出物体平抛时的初速度为 g 取 10m s2 A 1 5m S B 1 6m s C 1 8m s D 2 0cm 8 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 提供实验器材 弹射器 含弹丸 如图 铁架台 带有夹具 刻度尺 1 在方框中画出实验示意图 2 在安装弹射器时应注意 全日制高中物理必修 教学案 第六章 曲线运动 第课 共课 编撰 第 6 页年 月 日 3 实验中需要测量的量 并在示意凰中用字母标出 4 由于弹射器每次射出的弹丸初速不可能完全相等 在实验中应采取的方法是 5 计算公式 9 某同学在做平抛实验时