高中物理 第五章 曲线运动 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 学会描绘平抛运动轨迹的方法 2 根据平抛轨迹研究平抛运动规律 教学目标 重点 1 实验原理的认识和实验过程的探究 2 探究解决实际操作过程中的困难 难点 利用平抛运动的轨迹来研究平抛运动的规律 重点难点 本次课程主要是通过实验来研究平抛运动 学生通过对实验中种种问题的探究 掌握科学认识物理规律的方法 课前让学生来探究怎样描绘平抛运动的轨迹 怎样研究平抛运动的规律 教学建议 导入一 平抛运动规律的复习 1 平抛运动的定义 物体以一定的水平速度抛出后 只在重力作用下的运动 2 平抛运动的规律 1 水平方向 匀速直线运动 x v0t 2 竖直方向 自由落体运动 y 0 5gt2我们知道物理是一门以实验为基础的学科 所有的理论都是基于实验的 本节课我们就一起通过实验来研究平抛运动的这些规律 新课导入 导入二 教师介绍自制电磁控制打击装置 将子弹装入能发射的固定在板前的玩具手枪 固定板后电磁铁与电源相连 控制电路通断的两根金属丝搭在枪口处 带有衔铁的玩具被吸在电磁铁上 枪口与玩具在同一水平面 发射的子弹断开搭在一起的两根金属丝 吸在电磁铁上的玩具同时下落 子弹总是击中玩具 这说明什么问题 我们今天用实验的方法研究解决它 新课导入 学习互动 实验目的 1 知道平抛运动条件及相应控制方法 2 知道通过实验获得平抛运动轨迹的方法和判断运动轨迹是否为抛物线的方法 3 知道测量初速度时需要测量的物理量 会推导平抛运动初速度的表达式并计算出初速度 学习互动 考点一 x v0t 学习互动 实验器材 斜槽 小球 方木板 铁架台 图钉 铅垂线 三角板 铅笔 实验步骤 1 安装调平 将带有斜槽轨道的木板固定在实验桌上 其末端伸出桌面外 轨道末端 如图5 3 1所示 图5 3 1 坐标纸 刻度尺 水平 学习互动 想一想 实验中为什么调整斜槽末端水平 怎样检验是否已调水平 2 建立坐标系 用图钉将坐标纸固定于竖直木板的左上角 把木板调整到竖直位置 使板面与小球的运动轨迹所在平面平行且靠近 把小球放在槽口处 用铅笔记下小球在槽口 轨道末端 时球心在木板上的投影点o o点即为 用铅垂线画出过坐标原点的竖直向下的y轴 画出水平向右的x轴 3 确定球的位置 将小球从斜槽上某一位置由静止滚下 小球从轨道末端射出 先用眼睛粗略确定做平抛运动的小球在某一x值处的y值 然后让小球由 自由滚下 在粗略确定的位置附近用铅笔较准确地描出小球通过时的位置 并在坐标纸上记下该点 用同样的方法确定轨迹上其他各点的位置 坐标原点 同一位置 学习互动 想一想 为什么每次均让小球由同一位置自由滚下 4 描点得轨迹 取下坐标纸 将坐标纸上记下的一系列点用 曲线连起来 即得到小球平抛运动的轨迹 想一想 获得平抛运动轨迹的其他方法还有哪些 数据处理 1 计算初速度在小球平抛运动轨迹上选取分布均匀的六个点 a b c d e f 用刻度尺 三角板测出它们的坐标 x y 并记录在下面的表格中 已知g值 利用公式 和 求出小球做平抛运动的初速度v0 最后算出v0的平均值 平滑 x v0t 学习互动 学习互动 2 验证轨迹是抛物线抛物线的数学表达式为 将某点 如b点 的坐标x y代入上式求出常数a 再将其他点的坐标代入此关系式看看等式是否成立 若等式对各点的坐标都近似成立 则说明所描绘的曲线为抛物线 误差分析 1 斜槽末端没有调水平 小球离开斜槽后不做平抛运动 2 确定小球运动的位置时不准确 3 量取轨迹上各点坐标时不准确 y ax2 学习互动 注意事项 1 方木板必须处于竖直平面内 固定时要用铅垂线检查坐标纸竖线是否竖直 2 小球每次必须从斜槽上同一位置由静止滚下 3 坐标原点不是槽口的端点 应是小球在槽口时球心在木板上的投影点 4 小球开始滚下的位置高度要适中 以使小球平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜 5 在轨迹上选取离坐标原点o点较远的一些点来计算初速度 备用习题 1 图为用频闪摄影方法拍摄的研究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可得出结论 备用习题 答案 做平抛运动的物体在水平方向做匀速直线运动 在竖直方向做自由落体运动 解析 仔细观察照片可以发现 b c两球在任一曝光瞬间的位置总在同一水平线上 说明平抛运动物体在竖直方向上的运动特点与自由落体运动相同 而a b两小球在任一曝光瞬间的位置总在同一竖直线上 说明平抛运动物体在水平方向上的运动特点与匀速直线运动相同 由此可得结论 做平抛运动的物体在水平方向做匀速直线运动 在竖直方向做自由落体运动 备用习题 2 在探究平抛运动的规律时 可以选用如图所示的各种装置 以下说法正确的是 答案 d 解析 选用装置1研究平抛物体的竖直分运动 应该用耳朵听a b两球是否同时落地 选项a错误 竖直管上端a一定要高于水面 才能保证水离开喷嘴时的速度相同 选项b错误 从斜槽上同一位置由静止释放钢球 才能保证每次平抛的初速度相同 选项c错误 当然d项的做法是可以的 备用习题 3 数据处理 在 研究平抛物体的运动 的实验中 图为在一次实验中用的方格纸 方格边长l 20cm 通过实验 记录了小球运动途经的三个位置 则该小球做平抛运动的初速度为 m s b点的竖直分速度为 m s g取10m s2 答案 34 解析 从图中可以看出从a到b和从b到c所用的时间相等 竖直方向由 y gt2可以得到时间间隔为t 0 2s 再由水平方向x vt求得平抛运动的初速度为3m s b点的竖直分速度等于从a到c的平均竖直分速度 大小为4m s 自我检测 1 实验操作 在做 研究平抛运动 的实验时 1 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 弹簧测力计f 铅垂线 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 自我检测 答案 1 cf 2 ad 解析 1 实验还需要的器材是坐标纸和铅垂线 描出的轨迹在坐标纸上 方便数据处理 铅垂线是用来确定竖直木板是否竖直并确定纵坐标 2 做 研究平抛运动 的实验时 斜槽末端必须水平 以保证小球做平抛运动 使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下 以使小球在斜槽末端速度相同 在描画小球运动轨迹时 应用平滑的曲线连点 偏离轨迹较远的点可舍去 自我检测 2 数据处理 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 6cm 若小球在平抛运动途中的几个位置如图5 3 2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10m s2 小球在b点的速率为 取两位有效数字 图5 3 2 自我检测 自我检测 3 实验创新 试根据平抛运动原理设计 测量弹射器