5.3-实验：探究平抛运动的特点

Andy物理公开课|示范课|学生教育|教育课件实验：探究平抛运动的特点【新课导入】观察思考:扔出的铅球、击出的排球、投出的炸弹、流出的水等等，从运动和受力情况看，有什么共同点？1、都有一定的初速度2、运动中都受重力和空气阻力3、运动轨迹都是曲线以相同速度抛出的重力相同的物体,运动情况都是一样的吗？1、抛体运动：以一定的速度将物体抛出，在空气阻力可以忽略的情况下，物体只受重力作用，这时的运动叫抛体运动。理想化处理2、平抛运动：①定义：沿水平方向的速度将物体抛出，在空气阻力可以忽略的情况下，物体只受重力作用，这时的运动叫平抛运动。②条件：初速度水平只受重力作用一、抛体运动二、平抛运动的理论分析1.分解原则：将平抛运动沿竖直方向和水平方向分解2.竖直方向特点：初速度为零且只受重力作用牛顿运动定律自由落体运动3.水平方向特点：具有初速度而且不受力牛顿运动定律匀速直线运动我们结合牛顿运动定律和平抛运动的特点分析可知平抛运动按理论可分解为竖直方向的自由落体运动和水平方向的匀速直线运动实验目的：(1)描绘出平抛物体的运动轨迹；(2)求出平抛运动物体的初速度。实验:研究平抛运动1、如何获得小球做平抛运动的轨迹？方案一：描迹法方案二：径迹法oxy方案三：用频闪照相机得到物体运动的轨迹照相法v0实验方案一: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。描迹法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，并使其末端的切线保持水平。实验步骤:怎样验证末端切线水平？小球平衡法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且靠近,固定好木板。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。利用重锤线画出竖直轴y（两点法）。y目的？重锤线的作用？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。目的？做相同初速度的平抛运动，轨迹相同5、计算初速度：取下白纸，以O点为原点画出竖直向下的y轴和用三角板画出水平向右的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＝v0ty＝gt2/2计算出小球的初速度v0，再计算六次结果的平均值。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。X4X3X2X1yh5h3h7hxO在平抛运动的轨迹上，纵坐标为h、4h、9h…………的点，它们的横坐标有什么关系？探究如何检验斜槽末端部分是否水平？实验回顾:怎么判断木板面是否竖直?怎么确定坐标原点o，建立直角坐标系?如何判断平抛运动的轨迹是不是抛物线？怎样计算平抛物体的初速度？测x和y,验证y=ax22021gtytvx水平方向上的匀速直线运动竖直方向上的自由落体运动平抛运动的两个分运动为：Oyxv0v0=txyg2=x测出轨迹上某一点的坐标(x、y)代入可求出v0P（x，y）小结：在误差允许范围内,四段位移近似相等四段位移所用时间相等在水平方向相等时间内的位移是相等平抛运动在水平方向的分运动是匀速直线运动平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动平抛运动特点如果初位置没有记录下来，根据一轨迹的一部分，能否求出初速度？假设轨迹和竖直y轴记录的十分准确思考：yLLy1y2y2-y1=gt2V0=L/t方法：利用匀变速直线运动推论例1、在做“研究平抛运动”实验中应采取下列哪些措施可减小误差？（）A．斜槽轨道必须光滑B．斜槽水平部分轨道必须水平C．每次要平衡摩擦力D．小球每次应从斜槽上同一高度释放BD例2、如图所示，在《研究平抛运动》的实验中，描绘得到的平抛物体的轨迹的一部分，抛出点的位置没有记录，试根据图中的数据求出平抛运动的初速度。h1h2ssABC物体在AB段和BC段运动的时间必相等，则有:212gThhhhgsTsv0解析:在轨迹上ABC三个点是水平间距相等的，故有：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=2.5cm。若小球在平抛运动途中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________●●●●abcd1m/s2gTytvx02gL1、在《研究平抛运动》的实验中，为减少空气阻力对小球的影响，所以选择小球时，应选择下列的：（）A、实心小铁球；B、空心小铁球；C、实心小木球；D、以上三种球都可以；练一练A2、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C3、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ABD4、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(1)保证斜槽末端的切线必须水平。(2)木板平面竖直且平行于小球平抛的轨道平面，并使小球的运动靠近木板但不接触。(3)坐标原点不在斜槽口的末端，应在槽口上方小球球心处实验注意事项:OO′(4)小球应在同一位置无初速自由释放；释放的高度要适当，使小球以合适的水平初速度抛出，其轨迹在坐标纸的左上角到右下角间分布，从而减小测量误差；(5)实验过程中木板不能动(6)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。实验注意事项:【拓展学习】用传感器和计算机描绘物体做平抛运动的轨迹用传感器和计算机可以方便地描出做平抛运动的物体的轨迹。一种设计原理如图5.3-4所示。物体A在做平抛运动，它能够在竖直平面内向各个方向同时发射超声波脉冲和红外线脉冲。在它运动的平面内安放着超声—红外接收装置B。B盒装有B1、B2两个超声—红外接收器，并与计算机相连。B1、B2各自测出收到超声脉冲和红外脉冲的时间差，并由此算出它们各自与物体A的距离。从图5.3-4可以看出，在这两个距离确定之后，由于B1、B2两处的距离是已知的，所以物体A的位置也就确定了。计算机可以即时给出A的坐标。图5.3-5是按这样的原理制作的一种实验装置（超声—红外接收装置B的安装位置与原理图5.3-4不同）。图5.3-6是某次实验中计算机描出的平抛运动的轨迹。除此之外，计算机还能直接给出平抛运动的初速度等其他物理量。Andy物理公开课|示范课|学生教育|教育课件谢谢大家聆听