【随堂优化训练】高中物理 第五章 3.实验 研究平抛运动课件 新人教版必修2.ppt

3 实验 研究平抛运动 1 平抛运动在水平方向上的运动是 运动 相等的下落时间内物体在水平方向发生的位移 为s水平 2 平抛运动在竖直方向上的运动是 运动 竖直分速度与时间的关系是v竖直 匀速直线 相等 v0t 匀加速直线 或自由落体 gt 3 如图5 3 1所示 在研究平抛运动时 小球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a b两球总是同时落地 该实验的现象说明了a球离开 轨道后 图5 3 1 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 c 4 双选 关于平抛运动 下列说法正确的是 a 平抛运动是匀速运动 bc b 平抛运动是匀变速曲线运动c 平抛运动的落地时间由高度决定 与初速度无关d 做平抛运动的物体落地时的速度方向一定是竖直向下的 5 双选 物体在做平抛运动的过程中 在相等的时间内 下列哪个量是相等的 a 速度的增量c 位移 b 加速度d 平均速率 ab 研究平抛运动 实验目的 1 用实验的方法描出平抛运动的轨迹 2 根据平抛运动的轨迹求其初速度 实验原理 1 用描迹法画出小球平抛运动的轨迹 2 建立坐标系 测出轨迹上某点的坐标x y 根据x v0t 实验器材 斜槽 小球 方木板 铁架台 白纸 图钉 铅垂线 三 角板 铅笔及刻度尺 实验步骤 1 安装器材与调平 将斜槽放在水平桌面上 其末端伸出桌面外 调节末端使其切线水平后固定 检查斜槽末端是否水平的方法 将小球放在斜槽末端水平轨道的任意位置 小球都不滚动 则可认为斜槽末端水平 也可将小球放在斜槽末端 轻轻将其向两边各拨动一次 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 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 用铅垂线检查坐标纸上的竖线是否竖直 整个实验装置如图5 3 2所示 用铅垂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 图5 3 2 3 建立直角坐标系xoy 以小球做平抛运动的起点o为坐标原点 从坐标原点o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 用铅笔记下这时小球的球心在坐标纸上的水平投影点o 即为坐标原点 不是槽口端点 4 确定小球位置 让小球由斜槽的某一固定位置自由滚下 从o点开始做平抛运动 先用眼睛粗略估计小球在某一x值处 如x 1cm或2cm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 描点画轨迹 取下坐标纸 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较大的点 但必须保持曲线平滑 不允许出现凹陷处 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 木板必须处在竖直平面内 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 应选取在平抛运动轨迹上离坐标原点o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 数据分析 1 判断平抛运动的轨迹是不是抛物线 如图5 3 3所示 在x轴上作出几个等距离的点a1 a2 a3 把线段oa1的长度记为l 则oa2 2l oa3 3l 由a1 a2 a3 向下作垂线 与轨迹的交点记为m1 m2 m3 若轨迹是一条抛物线 则各点的y坐标和x坐标应该具有y ax2的形式 a是待定常量 用刻度尺测量某点的x y两个坐标值 代入y ax2求出a 再测量其他几个点的x y坐标值 代入y ax2 若在误差范围内都满足这个关系式 则这条曲线是一条抛物线 图5 3 3 2 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六个不同的点 测出它们的坐标值 中 求出小球做平抛运动 将各点坐标值代入v0 x的初速度v0 记录各点求得的初速度 最后算出初速度v0的平均值 v0 并做好记录 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 使得平抛的初 速度也不相同 例题 1 在做 研究平抛运动 的实验时 让小球多次沿同一轨道运动 通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹 为了能较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的字母填在横线上 a 通过调节使斜槽的末端保持水平b 每次必须由静止释放小球 c 固定白纸的木板必须调节成竖直d 每次释放小球的位置必须不同 e 将小球经过不同高度的位置记录在纸上 取下纸后 用 直尺将点连成折线 2 某学生在做 研究平抛运动 的实验中 忘记记下小球做平抛运动时的起点位置 o为物体运动一段时间后的位置 取为坐标原点 平抛的轨迹如图5 3 4所示 根据轨迹的坐标求出物体做平抛运动的初速度v0 m s 取g 10m s2 图5 3 4 解析 1 只有斜槽的末端保持水平 小球才具有水平初速度 其运动才是平抛运动 每次由静止释放小球 是为了使小球具有相同的初速度 木板应竖直 与小球轨迹所在的竖直平面平行 故a b c正确 d中 每次释放小球的位置必须相同 以保证小球具有相同的水平初速度 e中 应找取小球的中心位置 以减小实验误差 将描出的点用平滑曲线连接起来 2 小球在竖直方向做自由落体运动 在任意连续的相等时间内的位移差相等 即 s at2 在水平方向上有x v0t 联立以上两式可求得初速度v0 答案 1 abc 2 1 0 触类旁通 1 在 研究平抛运动 的实验中 需要描绘物体平抛运动的轨迹和求物体的平抛初速度 实验的简要步骤如下 a 让小球多次从 滚下 记下小球穿过 卡片孔的一系列位置 同一位置由静止 b 安装好器材 注意斜槽末端切线水平和平板竖直 记下 的位置o点和过o点的竖直线 小球在斜槽末端处时球心在坐标纸上的水平投影点 c 测出曲线上某点的坐标x y 用v0 算出该小 球的平抛初速度 实验需要对多个点求v0的值 然后求它们的平均值 d 取下白纸 以o为原点 以竖直线为轴建立坐标系 用平滑曲线画平抛轨迹 上述实验步骤