物理：5.4《实验：研究平抛运动》课件(新人教必修2)

学习目标一、会描绘平抛运动的轨迹（1）知道平抛运动的条件及相应的控制方法。（2）能够设计实验得到物体做平抛运动的轨迹,知道三个常见的实验方案。（3）重点掌握其中一个方案具体操作要领。二、会根据平抛运动的轨迹研究平抛运动（1）知道判断运动轨迹是否是抛物线的方法。（2）知道测量初速度时需要测量的量。（3）会推导平抛初速度的计算表达式，会通过轨迹计算平抛运动的初速度。vtx=221=gty2202xvgy1.课本上介绍了种描绘平抛运动轨迹的方法，简述每种方法所需器材。2.描平抛运动的轨迹时，如何建立坐标系？坐标原点应选在，y轴应通过，x轴应。3.根据前面的理论知识，平抛运动在水平方向上的分运动是，其位移时间关系是，竖直方向上是，其位移时间关系是，则x、y的坐标应满足什么关系式（导出轨迹方程）三抛出点重锤线确定与y轴垂直匀速直线运动自由落体运动4.如何判断平抛运动的轨迹是抛物线？05.如何根据平抛运动的轨迹计算平抛的初速度？由平抛运动导出的计算平抛运动的初速度的表达式为ygxv220测量几组x、y值，看是否满足y∝x2[一、实验目的]1．用实验方法描出平抛物体的运动轨迹。2．从实验轨迹求平抛物体的初速度。[二、实验器材]斜槽，铁架台，木板，白纸，小球，图钉，铅笔，有孔的卡片，刻度尺，重锤线。课堂讨论xvt212ygt[三、实验原理]用描迹法平抛物体的运动可以看作是两个分运动的合运动：一是水平方向的匀速直线运动，另一个是竖直方向的自由落体运动。令小球做平抛运动，利用描迹法描出小球的运动轨迹，即小球做平抛运动的曲线，建立坐标系。测出曲线上的某一点的坐标x和y，根据重力加速度g的数值、利用公式求出小球飞行时间t，再利用公式，求出小球的水平分速度，即为小球做平抛运动的初速度。2gvxh[四、实验步骤]1、安装调整斜槽：用图钉把白纸钉在竖直板上，在木板的左上角固定斜槽，可用平衡法调整斜槽，即将小球轻放在斜槽平直部分的末端处，能使小球在平直轨道上的任意位置静止，就表明水平已调好。2、调整木板：用悬挂在槽口的重锤线把木板调整到竖直方向、并使木板平面与小球下落的竖直面平行。然后把重锤线方向记录到钉在木板的白纸上，固定木板，使在重复实验的过程中，木板与斜槽的相对位置保持不变。3、确定坐标原点O：把小球放在槽口处，用铅笔记下球在槽口时球心在白纸上的水平投影点O，O即为坐标原点。4．描绘运动轨迹：在木板的平面上用手按住卡片，使卡片上有孔的一面保持水平，调整卡片的位置，使从槽上滚下的小球正好穿过卡片的孔，而不擦碰孔的边缘。用铅笔在卡片缺口处的白纸上点个黑点，这就在白纸上记下了小球穿过孔时球心所对应的位置。保证小球每次从斜槽上的同一位置由静止开始滑下，用同样的方法，可找出小球平抛轨迹上的一系列位置。5、计算初速度：取下白纸，以O点为原点画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴，用平滑的曲线把这些位置连接起来即得小球做平抛运动的轨迹。xy用公式x＝v0t和y＝gt2/2计算出小球的初速度v0，最后计算出v0的平均值，并将有关数据记入表格内。在曲线上选取A、B、C、D、E、F六个不同的点，用刻度尺和三角板测出它们的坐标x和y。五.注意事项有：⑴斜槽末端的切线必须水平。⑵方木板必须处在竖直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。⑶坐标原点(小球做平抛运动的起点)不是槽口的端点，应是小球在糟口时球的球心在木板上的水平投影点。⑷如果是用白纸，则应以小球在糟口时球的球心在木板上的水平投影点为坐标原点，在斜槽末端悬挂重锤线，先以重锤线方向确定y轴方向，再用直角三角板画出水平线作为x轴，建立直角坐标系。⑸每次小球应从斜槽上的同一位置由静止开始下滑。⑹要在平抛轨道上选取距O点远些的点来计算球的初速度，这样可使结果的误差较小。例1.(98年上海)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)相触F．将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线ACE例题练习练习1.在“研究平抛物体的运动”实验时，已备有下列器材：白纸、图钉、平板、铅笔、弧形斜槽、小球、刻度尺、铁架台，还需要下列器材器材中的：A、秒表B、天平C、重锤线D、测力计C练习2.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，则正确的是[]A．小球平抛的初速度不同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ABD练习3.在研究平抛运动的实验中，让小球多次从斜槽上滚下，在白纸上依次记下小球的位置，某甲和某乙得到的记录纸分别如图所示，从图中明显看出甲的实验错误是.乙的实验错误是.O甲O乙槽底不水平每次释放小球的高度不同练习4.下列哪些因素会使本实验的误差增大（）A．小球与斜槽之间有摩擦B．建立坐标系时，以斜槽末端端口位置为坐标原点C．安装斜槽时其末端不水平D．根据曲线计算平抛运动的初速度时在曲线上取作计算的点离原点O较远BC例2．如图为某小球做平抛运动时，用闪光照相的方法获得的相片的一部分,图中背景方格的边长为5cm，g=10m/s2，则（1）小球平抛的初速度vo=m/s（2）闪光频率f=H2（3）小球过A点的速率vA=m/sABC解：由自由落体运动规律，Δy=gt2=2×0.05=0.1m∴t=0.1sf=10Hzx=v0t∴v0=x/t=3×0.05/0.1=1.5m/svBy=(y1+y2)/2t=8×0.05/0.2=2m/svAy=vBy–gt=2-1=1m/svA2=vAy2+v02=1+2.25=3.25vA=1.8m/s1.5101.8练习1、在“研究平抛运动”实验中，某同学只记录了小球运动途中的A、B、C三点的位置，取A点为坐标原点，则各点的位置坐标如图所示，当g＝10m/s2时，下列说法正确的是（）A.小球抛出点的位置坐标是(0，0)B.小球抛出点的位置坐标是(-10，-5)C.小球平抛初速度为2m/sD.小球平抛初速度为1m/sBD练习2.在做“研究平抛物体的运动”这一实验时，下面哪些说法是正确的[]A.安装弧形槽时，必须使槽的末端的切线方向保持水平B.进行实验时，每次都要让小球从同一位置由静止释放C.小球与槽的摩擦不可避免，但这不影响实验结果D.为了得到实验结果，不要忘记用天平称出小球的质量AB练习3、一学生做“研究平抛物体的运动”实验时，画运动轨迹只在白纸上画出了与初速度平行的Ox轴，忘了画坐标原点和Oy轴，而且也只画出了中间一部分轨迹，如图所示．如何只用一刻度尺得出小球的初速度(不需测实际数据只用物理量的符号代表所测量)．测量方法：(简答)___________________．得到的v0=_________________________．解析:任取水平间距相等的三点1，2，3，如图示，测量水平间距s，竖直间距y1、y2．021gvshh例3.一个同学在《研究平抛物体的运动》实验中，只画出了如图所示的一部分曲线，于是他在曲线上取水平距离ΔS相等的三点A、B、C，量得ΔS=0.2m。又量出它们之间的竖直距离分别为h1=0.1m，h2=0.2m，利用这些数据，可求得：（1）物体抛出时的初速度为m/s；（2）物体经过B时竖直分速度为m/s；（3）抛出点在A点上方高度为m处。解析:(1)先求T,据221hhgT求得:T=0.1s00.2/0.1SvmsT=2m/s（2）120.3/220.1BhhvmsT=1.5m/s（3）设抛出点在A点上方高度为h,下落到点A的时间为t,则有:211()2hhgtT2211(2)2hhhgtT由此两式可求得h=0.0125m练习4.某学生在《研究平抛运动》的实验中有如下操作步骤，试按合理的顺序将步骤序号填在下面的线上：____________________________．A．用铅笔在白纸上记下抛出点位置O；B．取下白纸，用平滑曲线连接小球依次通过的各点，得出平抛运动轨迹；C．用重锤线和直尺画出过O点的竖直线oy；D．用三角板画出过O点的水平线ox；E．安装斜槽，并使槽的末端切线沿水平方向；F．每次都从斜槽的定位卡处由静止释放小球，并用铅笔在白纸上依次记下小球通过各点的位置；G．将白纸钉在木板上，并竖直固定木板；H．在平抛运动轨迹上取A、B、C三点，用三角板和刻度尺，分别量出三点的水平位移x和竖直位移y；I．利用水平和竖直位移x、y，计算三次平抛的初速Vo，再求出三次的平均值作为测量最后结果；E、G、A、D、C、F、B、H、I练习6.如图(a)“是研究平抛运动”的实验装置图，(b)是实验后在白纸上作的图(1)在(a)图上标出O点及OX，OY轴，并说明这两条坐标轴是如何作出的．答：____________________________________．(2)固定斜槽轨道时应注意使____________________________________．(3)实验过程中需经过多次释放小球才能描绘出小球平抛运动的轨迹，实验中应注意__________________________________________________．(4)计算小球平抛初速度的公式为Vo=______________，根据图(b)给出的数据，可计算出Vo=______m/s．利用重锤线作OY轴，再垂直于OY作OX轴斜槽末端切线水平每次都从同一高度处无初速度滚下2gxy1.6练习5.(95年高考)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，若小球在平抛运动中先后经过的几个位置如图中的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(g取9.8m／s2)．dabc解析：由平抛运动规律Δy=gT2=lx=v0Tgl2∴v0=x/T=2l/T=代入数字l=1.25cm=1/80m得到v0=0.70m/sgl20.70m/s⑵若只有米尺，将玩具手枪子弹从某一高度处水平射出，用米尺测量射出时离地面的高度h和水平射程s，则子弹初速度hgstsv20例4.利用手头的常用仪器，粗略测定玩具手枪子弹射出时的初速度。除玩具手枪外，所给的测量仪器为：⑴只有秒表；⑵只有米尺。解：⑴若只有秒表，将玩具手枪从地面竖直向上发射子弹，用秒表记下从发射到子弹落会地面所用的时间t，则子弹上升的时间为t/2，故子弹初速度v0=gt/2。05年南京质量检测二11(2)、某同学设计了一个研究平抛运动的实验装置，如图。在水平桌面上放置一个斜面，让钢球从斜面上由静止滚下，钢球滚过桌边后便做平抛运动。在钢球抛出后经过的地方放置一块水平木板，木板由支架固定成水平，木板所在高度可通过竖直标尺读出，木板可以上下自由调节。在木板上固定一张白纸。该同学在完成装置安装后进行了如下步骤的实验：钢球OabcA．实验前在白纸上画一条直线，并在线上标出a、b、c三点，且ab＝bc，如图。量出ab长度L=20.00cm。B．让钢球从斜面上的某一位置由静止滚下，调节木板高度，使得钢球正好击中a点，记下此时木板离桌面的高度h1＝70.00cm。C．让钢球从斜面上的同一位置由静止滚下，调节木板高度，使得钢球正好击中b点，记下此时木板离桌面的高度h2＝80.00（cm）。D．让钢球从斜面上的同一位置由静止滚下，调节木板高度，使得钢球正好击中c点，记下此时木板离桌面的高度h3＝100.00cm。则该同学由上述测量结果即可粗测出钢球的平抛初速度大小vo=m/s，钢球击中b点时其竖直分速度大小为vby=m/s。已知钢球的重力加速度为g=10m/s2，空气阻力不计。2.01.5解：按题意