《实验：研究平抛运动》学案讲解.doc

1、高中物理必修二实验:研究平抛运动学案课前预习学案1、实验原理:描点法描绘平抛运动的轨迹,利用实验器材描出物体做平抛运动时轨迹上的几个点,把这些点用平滑的曲线连接起来,就是平抛物体的轨迹了;然后利用平抛物体的运动规律既可求出平抛的初速度。2、实验目的3、实验器材:附带金属小球的斜槽,木板及竖直固定支架, 白纸,图钉,刻度尺,三角板,重锤,铅笔等4、实验步骤:安装调整斜槽调整木板确定坐标原点描绘运动轨迹三、提出疑惑课内探究学案一、学习目标1、知道平抛运动的特点规律 2、熟练的利用实验的方法描绘平抛运动的轨迹3、应用平抛运动的规律求出平抛运动的初速度学习的重点难点:描绘轨迹求出平抛初速度。二、学习过

2、程探究一、描绘平抛运动的轨迹利用实验室的斜面小槽等器材装配图所示的装置。钢球从斜槽上同一位置滚下,钢球在空中做平抛运动的轨迹就是一定的。设法用铅笔描出小球经过的位置。通过多次实验,在竖直白纸上记录钢球所经过的多个位置,连起来就得到钢球做平抛运动的轨迹。实验步骤如下:安装调整斜槽,使斜槽末端处于水平。为什么斜槽的末端必修水平?怎样判定?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。为什么木板必修与小球下落的竖直面平行?若不平行会带来什么误差?确定坐标原点。斜槽的末端是平抛的坐标原点吗?为什么?应该怎样确定?描绘运动轨迹用铅笔的笔尖轻轻地靠在木板的平面上,不

3、断调整笔尖的位置,使从斜槽上滚下的小球正好碰到笔尖,然后就用铅笔在该处白纸上点上一个黑点,这就记下了小球球心所对应的位置。保证小球每次从槽上开始滚下的位置都相同,用同样的方法可找出小球平抛轨迹上的一系列位置。取下白纸,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。探究二、平抛运动物体在水平方向的运动规律在平抛运动的轨迹上找到每隔相等时间物体所到达的位置;测量两相邻位置间的水平位移,分析这些位移的特点。1、怎样才能找到轨迹上每隔相等时间平抛物体所到达的位置呢?2、把你设想的方法与你周围的同学交流。3、选择最科学的方法,利用描绘的轨迹进行分析论证。4、得出结论:探究三、求平抛物体的初速度

4、在轨迹上任取一点,测出抛出点到该点的竖直高度,根据h =12gt 2 求出时间;然后测出该点到抛出点的水平位移,根据X=Vt 求出平抛的水平速度V三、反思总结1、描绘平抛运动轨迹的过程方法2、利用描绘的轨迹求平抛的初速度四、当堂检测1 在“探究平抛运动的运动规律”的实验中,可以描绘出小球平抛运动的轨迹,实验简要步骤如下:A .让小球多次从 位置上滚下,记下小球碰到铅笔笔尖的一系列位置。B .按图安装好器材,注意 ,记下平抛初位置O 点和过O 点的竖直线。C .取下白纸,以O 为原点,以竖直线为y 轴建立坐标系,用平滑曲线画平抛运动物体的轨迹。 完成上述步骤,将正确的答案填在横线上。上述实验步骤

5、的合理顺序是 。2 如图所示是研究平抛运动的实验装置简图,图是实验后白纸上 的轨迹图。 说明图中的两条坐标轴是如何作出的。 说明判断槽口的切线是否水平的方法。 实验过程中需要经多次释放小球才能描绘出小球运动的轨迹,进行这一步骤时应注意什么?1.安装斜槽时,应检查斜槽末端的水平槽部分是否水平,检查方法是小球平衡法.2.固定坐标纸时应用重锤检查坐标纸上的竖直线是否竖直,坐标原点位置是否正确.3.要注意保持小球每次都是从同一止高度由静止开始滚下.4.计算初速度时,应选距抛出点远些的点为宜.以便于测量,减小误差.3在“研究平抛物体的运动”的实验中,某同学只在竖直板面上记下了重锤线y 的方向,但忘记了平

6、抛的初位置,在坐标纸上描出了一段曲线的轨迹,如图所示。现在曲线上取A 、B 两点,量出它们到y 轴的距离,AA =x 1,BB =x 2,以及AB 的竖直距离h ,用这些可以求出求得小球平抛时的初速度为多大?4 在研究平抛运动的实验中,用一张印有小方格的纸记录轨迹,小方格的边长L =1.25cm ,若小球在平抛运动途中的几个位置如图中a 、b 、c 、A A B B y h x 2 x 1 a bcd 所示,则小球平抛的初速度为v 0= (用L 、g 表示,其值是 。(g 取9.8m/s 2课后练习与提高1、一个同学在研究平抛物体的运动实验中,只画出了如图1所示的一部分曲线,于是他在曲线上取水

7、平距离s 相等的三点A 、B 、C ,量得s = 0.2m 。又量出它们之间的竖直距离分别为h 1 = 0.1m ,h 2 = 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。 2、 某同学做平抛运动实验时,在白纸上只画出了表示竖直向下方向的 Y 轴和平抛物体运动轨迹的后一部分,而且漏标了抛出点的位置, 如图所示.这位同学希望据此图能测出物体的初速度,请你给他出出主意:(1 简要说明据此图测定该物初速度的方法_. (2 需要增加的测量工具有_.(3 用测量出的物理量表示测量的结果:v 0=_3

8、、如图所示,为一平抛物体运动的闪光照片示意图,照片与实际大小相比 缩小10倍.对照片中小球位置进行测量得:1与4闪光点竖直距离为1.5 cm ,4与7闪光点竖直距离为 2.5 cm ,各闪光点之间水平距离均为0.5 cm.则(1小球抛出时的速度大小为多少?(2验证小球抛出点是否在闪光点1处,若不在,则抛出点距闪光点1的实际水平距离和竖直距离分别为多少?(空气阻力不计,g =10m/s 2 4、如图所示为一小球作平抛运动的闪光照片的一部分,图中背景方格的边长均为5cm ,g=10m/s 2,那么:闪光频率为 Hz ;小球运动的初速度的大小是 m/s ;小球经过B 点时的速度大小为 m/s 。 5

9、、下图是小球平抛运动轨迹中的三点,测得A 、B 间和B 、C 间的水平距离分别图1 为x 1和x 2,且x 1=x 2=15厘米,A 、B 间和B 、C 间的竖直距离分别为y 1=15厘米, y 2=25厘米,若g 取10米/秒2,则小球平抛的初速度为 米/秒;小球经过B 点时的竖直分速度为 米/秒.6、某学生在做“研究平抛物体运动”的实验中,忘记记下小球做平抛运动的起点位置O ,A 为物体运动一段时间后的位置,根据图17所示,求出物体做平抛运动的初速度为_ 。(g 取10 m /s 2. 作业:完成课后练习与提高,6选作堂检测参考答案1、解析 同一位置。B 注意斜槽末端切线水平。 上述实验步

10、骤的合理顺序是B 、A 、C 。2、解析 利用拴在槽口处的重锤线画出y 轴,x 轴与y 轴垂直。 将小球放在槽口的水平部分,小球既不向里滚动,也不向外滚动,说明槽口的末端是水平的。 应注意每次小球都从轨道上同一位置由静止释放。3、解析 设小球到达A 点时,运动时间为t 1,竖直方向的位移为y 1;到达B 点时,运动时间为t 2,竖直方向的位移为y 2。根据平抛运动的规律有 其中y 2-y 1=h ,所以 。 4、解析 2Lg 0.70m/s由水平方向上ab =bc =cd 可知,相邻两点的时间间隔相等,设为T ,竖直方向相邻两点间距之差相等,s =L ,则由 s =aT 2,即得 T =s a

11、 =L g。 时间T 内,水平方向位移为s =2L ,所以v 0=s T =2Lg m/s =0.70m/s 。 课后练习与提高参考答案1、答: 2 (2分 1.5 (2分 0.0125 ( 3分2、答:ll.(共12分 (l 画出三条两两之间等距离 (x 的与 Y 轴平行的竖线,分别与轨迹曲线交于A 、B 、C 三点,过这三点各作一条垂直于Y 轴的线.测量A 、B 之间的竖直距离y 1和A 、C 之闻的竖直距离y 2,根据以上数据可算出初速. (4 分(2 刻度尺 (2分 (3 122y y g x - (6分 3、解:(13分 (1设14之间时间为T ,竖直方向有:(2.5-1.510-2

12、10 m =gT 2所以T = 0.1 s (3分水平方向:0.510-2310 m =v 0T所以v 0=1.5 m/s (3分(2设物体在1点的竖直分速度为v 1y14竖直方向:1.510-210 m=v 1y T +21gT 2 解得v 1y =1 m/s因v 1y 0,所以1点不是抛出点 (2分设抛出点为O 点,距1水平位移为x m ,竖直位移为y m ,有:水平方向 x =v 0t 竖直方向:=gt v gt y y 1221 解得t = 0.1 s (1分x =0.15 m=15 cm (2分y =0.05 m=5 cm (2分即抛出点距1点水平位移为15 cm ,竖直位移为5 c

13、m.4、答:物体竖直方向做自由落体运动,无论A 是不是抛出点,2aT s =均成立(式中s为相邻两闪光点竖直距离之差，T 为相邻两闪光点的时间间隔水平方向有 s / = v0T ( s / 即相 邻两点的水平间隔 由 v0 = s / 和T = T Ds 可得 v0 = 2 gL ，代人数值得 v0 = 1.4m / s 。 a T= Ds = a 1 L 1 = s ，故闪光频率 f = = 16 Hz T g 16 在 B 点时的竖直分速度 v B = A、C竖直间隔 7 L = = 2.8m / s ，过 B 点时水平分速度 2T 2T 2 vB = v0 ，故 v B = vB2 +

14、v B = 3.1m / s 5、答案：1.5; 2.0 、 6、答案：2.0m/s 公式 y=1/2gt 求出小球的飞行时间 t，再利用公式 x=v0t 求出小球的水平分速度，即为小球做 平抛运动的初速度 v0. 三、实验器材 斜槽、小球、木板、重垂线（铅垂线） 、坐标纸、图钉、刻 度尺、铅笔（或卡孔） 四、参考实验步骤 1、安装调整弧槽，使其末端保持水平。 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 表明斜槽平直部分的末端处已水平. 2、调整木 板：用悬挂在槽口上的重锤线把木板调到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖 直面平行

15、， 然后把重锤线方向记录到钉在木板的坐标纸上， 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.（注意：小球在运动中不能与坐标纸接触） 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板上的水平投影点 O， O 点即为坐标原点. 4、描绘运动轨迹： 2 -6- 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，调整卡片位置，要使从槽上 滚下的小球正好穿过卡片的孔，而不擦碰孔的边缘，然后用铅笔在卡片缺口上点个黑点，这就 在白纸上记下了小球穿过孔时球心所对应的位置， 取下坐标纸用平滑的曲线把这些点连接起来 便得到小球做平抛运动的轨迹. 5、判断轨迹是不是

16、抛物线 6、计算初速度： 以 O 点为原点画出竖直向下的 y 轴和水平向右的 x 轴， 并在曲线上选取 ABCDEF 六个不同的点， 用刻度 尺测出它们的坐标 x 和 y，用公式 x=v0t 和 y=1/2gt 计算出小球的初速度 v0，最后求出 v0 的平均值. 实验中的注意事项 1.安装斜槽时，应检查斜槽末端的水平槽部分是否水平，检查方法是小球平衡法. 2.固定坐标纸时应用重锤检查坐标纸上的竖直线是否竖直，坐标原点位置是否正确. 3.要注意保持小球每次都是从同一止高度由静止开始滚下. 4.计算初速度时，应选距抛出点远些的点为宜.以便于测量，减小误差. 【范例精析】 例 1 如图所示，是同时

17、开始运动的平抛运动和自由落体运动物体的闪光 照片，由此照片，你能得出什么结论? 解析 从闪光照片中可以测出，平抛运动的小球，在相等时间内的水平位 移总相等，所以，它的水平分运动为匀速直线运动，平抛运动的小球和自 由下落的小球总是在同一水平线上， 说明它们在同一段时间的竖直位移总 是相等的， 即平抛运动的竖直分运动跟自由落体运动遵循相同的规律， 所 以，平抛运动的竖直分运动为自由落体运动。 【精选习题】 1研究平抛物体的运动，在安装实验装置的过程中，斜槽末端的切线必须是水平的，这样做 的目的是（ ） A保证小球飞出时，速度既不太大，也不太小 C保证小球在空中运动的时间每次都相等 B保证小球飞出时

18、，初速度水平 D保证小球运动的轨道是一条抛物线 2 2.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可以不同 -7- C 每次必须由静止释放小球 连成折线 D将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点 3关于平抛物体的运动，下列说法中正确的是 ( A物体只受重力的作用，是 ag 的匀变速曲线运动 B初速度越大，物体在空中运动的时 间越长 C 物体落地时的水平位移与初速度无关 高度无关 4从同一高度以

19、不同的速度水平抛出的两个物体落到地面的时间 ( A速度大的时间长 量大小决定 3物体做平抛运动时，描述物体在竖直方向的分速度 vy(取向下为正随时间变化的图线是 ( B速度小的时间长 D由质 D物体落地时的水平位移与抛出点的 C落地时间定相同 5试根据 平抛运动原理设计“测量弹射器弹丸出射初速度”的实验方案，提供的实验器材为 弹射器(含弹丸，见图、铁架台(带有夹具、米尺。 (1 画出实验示意图； (2 在安装弹射器时应注意_； (3 实验中需要测量的量(并在示意图中用字母标出为_； (4 由于弹射器每次射出的弹丸初速度不可能完全相等，在实验中应采取的方法是 _； (5计算公式为_。 6. 在平抛物体运动的实验中： （1）调节槽口水平的操作过程是为了_ -8- （2）如果小球每次从槽上滚下的初始位置不同，下列说法中错误的是_ A小球平抛的初速度不同 C小球在空中运动的时间每次都不相同 B小球每次均沿不同的抛物线运动 D小球通过的水平位移和所用时间均不同 7一小球在高 0.8m 的水平桌面上滚动，离开桌面后着地，着地点与桌边水平距离为 1 m，求 该球离开桌面时的速度？ -9-