2019-2020学年高中物理 第五章 曲线运动 第3节 实验研究平抛运动课件 新人教版必修2

1、第第3 3节实验节实验: :研究平抛运动研究平抛运动 学习目标学习目标 1.1.知道平抛运动的条件。知道平抛运动的条件。 2.2.知道斜槽与木板的调节要求。知道斜槽与木板的调节要求。 3.3.知道坐标系与坐标原点的确定方法。知道坐标系与坐标原点的确定方法。 4.4.知道用实验获得平抛运动轨迹的方法与步骤。知道用实验获得平抛运动轨迹的方法与步骤。 5.5.理解平抛运动水平分运动的研究方法。理解平抛运动水平分运动的研究方法。 6.6.知道确定初速度需要测量的物理量知道确定初速度需要测量的物理量, ,会计算平抛运动的初速度。会计算平抛运动的初速度。 7.7.会推导平抛运动初速度计算的表达式。会推导平

2、抛运动初速度计算的表达式。 实验基础实验基础 实验探究实验探究 一、数据处理一、数据处理 1.1.计算初速度计算初速度 2.2.验证轨迹是抛物线验证轨迹是抛物线 抛物线的数学表达式为抛物线的数学表达式为y=axy=ax2 2, ,将某点将某点( (如如B B点点) )的坐标的坐标(x,y)(x,y)代入上式求出代入上式求出 常数常数a,a,再将其他点的坐标代入此关系式看看等式是否成立再将其他点的坐标代入此关系式看看等式是否成立, ,若等式对各点若等式对各点 的坐标都近似成立的坐标都近似成立, ,则说明所描绘的曲线为抛物线。则说明所描绘的曲线为抛物线。 二、注意事项二、注意事项 1.1.实验中必

3、须调整斜槽末端的切线水平实验中必须调整斜槽末端的切线水平( (检验是否水平的方法是检验是否水平的方法是: :将小球将小球 放在斜槽末端水平部分放在斜槽末端水平部分, ,将其向两边各轻轻拨动一次将其向两边各轻轻拨动一次, ,看其是否会加速或看其是否会加速或 减速运动减速运动) )。 2.2.方木板必须处于竖直平面内方木板必须处于竖直平面内, ,固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是否固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是否 竖直。竖直。 3.3.小球每次必须从斜槽上同一位置滚下。小球每次必须从斜槽上同一位置滚下。 4.4.坐标原点不是槽口的端点坐标原点不是槽口的端点, ,应是小球出槽口时球心在木板上的投应是

4、小球出槽口时球心在木板上的投 影点。影点。 5.5.小球开始滚下的位置高度要适中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。的左上角一直到达右下角为宜。 6.6.在轨迹上选取离坐标原点在轨迹上选取离坐标原点O O较远的一些点来计算初速度。较远的一些点来计算初速度。 典例研习典例研习 类型一对实验装置和实验原理的考查类型一对实验装置和实验原理的考查 例例11 为了探究平抛运动的规律为了探究平抛运动的规律, ,将小球将小球A A和和B B置于同一高度置于同一高度, ,在小球在小球A A做做 平抛运动的同时静止释放小球平

5、抛运动的同时静止释放小球B B。同学甲直接观察两小球是否同时落地。同学甲直接观察两小球是否同时落地, , 同学乙拍摄频闪照片进行测量、分析。通过多次实验同学乙拍摄频闪照片进行测量、分析。通过多次实验, ,则则( ( ) ) A.A.只有同学甲能证明平抛运动在水平方向是匀速运动只有同学甲能证明平抛运动在水平方向是匀速运动 B.B.两位同学都能证明平抛运动在水平方向是匀速运动两位同学都能证明平抛运动在水平方向是匀速运动 C.C.只有同学甲能证明平抛运动在竖直方向是自由落体运动只有同学甲能证明平抛运动在竖直方向是自由落体运动 D.D.两位同学都能证明平抛运动在竖直方向是自由落体运动两位同学都能证明平

6、抛运动在竖直方向是自由落体运动 D D 解析解析: :同学甲只能证明平抛运动在竖直方向是自由落体运动。由频闪同学甲只能证明平抛运动在竖直方向是自由落体运动。由频闪 照片可看出竖直方向上在相同时间内的位移之比为照片可看出竖直方向上在相同时间内的位移之比为13571357的关的关 系系, ,水平方向上位移相等水平方向上位移相等, ,因而同学乙既能证明平抛运动在水平方向因而同学乙既能证明平抛运动在水平方向 是匀速运动是匀速运动, ,又能证明在竖直方向是自由落体运动又能证明在竖直方向是自由落体运动, ,选项选项D D正确。正确。 规律方法规律方法 研究平抛运动的实验原理研究平抛运动的实验原理 把平抛运

7、动看做是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体把平抛运动看做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。高考中常常通过变通实验装置、操作方法等达到验运动的合运动。高考中常常通过变通实验装置、操作方法等达到验 证实验的目的证实验的目的, ,考查同学们利用课本知识解决实际问题的能力。考查同学们利用课本知识解决实际问题的能力。 类型二实验操作及数据处理类型二实验操作及数据处理 例例22 图图1 1是是“研究平抛运动研究平抛运动”的实验装置图的实验装置图, ,通过描点画出平抛小球的通过描点画出平抛小球的 运动轨迹。运动轨迹。 (1)(1)以下是实验过程中的一些做法以下是实验过程中的

8、一些做法, ,其中合理的有其中合理的有 。( (多选多选) A.A.安装斜槽轨道安装斜槽轨道, ,使其末端保持水平使其末端保持水平 B.B.每次小球释放的初始位置可以任意选择每次小球释放的初始位置可以任意选择 C.C.每次小球应从同一高度由静止释放每次小球应从同一高度由静止释放 D.D.为描出小球的运动轨迹为描出小球的运动轨迹, ,描绘的点可以用折线连接描绘的点可以用折线连接 解析解析: :(1)(1)“研究平抛运动研究平抛运动”的实验斜槽轨道末端保持水平是为了保的实验斜槽轨道末端保持水平是为了保 证初速度水平证初速度水平; ;从同一高度由静止释放是为了保证每次水平初速度相从同一高度由静止释放

9、是为了保证每次水平初速度相 同同,A,C,A,C正确。正确。 答案答案: :(1)AC (1)AC 答案答案: :(2)C (2)C (2)(2)实验得到平抛小球的运动轨迹实验得到平抛小球的运动轨迹, ,在轨迹上取一些点在轨迹上取一些点, ,以平抛起点以平抛起点O O为坐为坐 标原点标原点, ,测量它们的水平坐标测量它们的水平坐标x x和竖直坐标和竖直坐标y,y,图图2 2中中y y- -x x2 2图象能说明平抛小图象能说明平抛小 球运动轨迹为抛物线的是球运动轨迹为抛物线的是 。 (3)(3)图图3 3是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹,O,O为

10、平抛的起点为平抛的起点, ,在在 轨迹上任取三点轨迹上任取三点a,b,c,a,b,c,测得测得a,ba,b两点竖直坐标两点竖直坐标y y1 1为为5.0 cm,y5.0 cm,y2 2为为45.0 cm,a,45.0 cm,a, b b两点水平间距两点水平间距xx为为40.0 cm,40.0 cm,则平抛小球的初速度则平抛小球的初速度v v0 0为为m/s;m/s;若若c c 点的竖直坐标点的竖直坐标y y3 3为为60.0 cm,60.0 cm,则小球在则小球在c c点的速度点的速度v vC C为为m/sm/s。( (结果结果 保留两位有效数字保留两位有效数字,g,g取取10 m/s10 m

11、/s2 2) ) 答案答案: :(3)2.0(3)2.04.04.0 类型三探究实验的创新设计类型三探究实验的创新设计 例例33 在做在做“研究平抛运动研究平抛运动”的实验中的实验中, ,为了确定小球在不同时刻在空为了确定小球在不同时刻在空 中所通过的位置中所通过的位置, ,实验时采用了如图所示的装置。先将斜槽轨道的末端实验时采用了如图所示的装置。先将斜槽轨道的末端 调整水平调整水平, ,在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸。将该木板竖直立在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸。将该木板竖直立 于水平地面上于水平地面上, ,使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,

12、,小球撞到木板并小球撞到木板并 在白纸上留下痕迹在白纸上留下痕迹A;A;将木板向远离槽口的方向平移距离将木板向远离槽口的方向平移距离x,x,再使小球从斜再使小球从斜 槽上紧靠挡板处由静止释放槽上紧靠挡板处由静止释放, ,小球撞在木板上得到痕迹小球撞在木板上得到痕迹B;B;又将木板再向又将木板再向 远离槽口的方向平移距离远离槽口的方向平移距离x,x,小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放, ,得得 到痕迹到痕迹C C。若测得木板每次移动距离。若测得木板每次移动距离x=10.00 cm,A,Bx=10.00 cm,A,B间距离间距离y y1 1= = 5.02 cm,

13、B,C5.02 cm,B,C间距离间距离y y2 2=14.82 cm=14.82 cm。请回答以下问题。请回答以下问题: : 思路探究思路探究: :(1)(1)不同点之间应满足在同一个运动轨迹下得到。不同点之间应满足在同一个运动轨迹下得到。 (2)(2)水平方向间隔相等均为水平方向间隔相等均为x,x,具有相同的时间间隔。具有相同的时间间隔。 (1)(1)为什么每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放为什么每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放? ? 。 (2)(2)根据以上直接测量的物理量来求小球初速度的表达式为根据以上直接测量的物理量来求小球初速度的表达式为v v0 0= =( (用

14、用 题中所给字母表示题中所给字母表示) )。 (3)(3)小球初速度的值为小球初速度的值为v v0 0= = m/s m/s。 解析解析: :(1)(1)由于本实验是采用寻找同一运动轨迹上的各处不同点由于本实验是采用寻找同一运动轨迹上的各处不同点, ,然后然后 再用描点法来确定轨迹的方法再用描点法来确定轨迹的方法, ,而小球下落一次只能测一个点而小球下落一次只能测一个点, ,需要多需要多 次测量次测量, ,故应保证每次小球的平抛运动完全相同故应保证每次小球的平抛运动完全相同, ,即平抛小球的初速度即平抛小球的初速度 必须每次都相同。为做到这一点必须每次都相同。为做到这一点, ,应使小球每次都从斜槽上的同一位应使小球每次都从斜槽上的同一位 置无初速度滚下。置无初速度滚下。 答案答案: :(1)(1)保证以同一初速度做平抛运动保证以同一初速度做平抛运动 (3)(3)代入数据求得代入数据求得v v0 0=1.0 m/s=1.0 m/s。 规律方法规律方法 设计平抛运动的思路设计平抛运动的思路 在本题中在本