高中物理新课标人教版教学课件：第5章4 实验：研究平抛运动 30页

4 实验：研究平抛运动 1.知道平抛运动可以分解成水平方向的匀速直线运动和 竖直方向的自由落体运动。 2.设计实验来验证这个结论，加强感官印象，加深对平 抛运动特点的理解。 3.能够设计实验得到物体做平抛运动的轨迹，能够对平 抛运动轨迹进行研究，得到结论。 4.能够通过对平抛运动轨迹的研究，计算平抛运动物体 的初速度。 抛体运动： 以一定的初速度将物体抛出，在空气阻力可以忽略的情 况下，物体所做的运动. 一.平抛运动：将物体用一定的初速度沿水平方向抛出， 且只在重力作用下所做的运动. 二、平抛运动规律的理论分析 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 三、平抛运动竖直方向的运动规律 目的：验证平抛运动在竖直方向的分运动是否是自由落体 运动 原理分析： 球A 球B 运动性质 平抛运动 自由落体运动 理论分析 正确 球A、球B应同时落地 理论分析 错误 球A、球B不会同时落地 观察重点： 球A、球B是否同时落地 怎样判断球A、球B是否同时落地？ 由这一次实验我们就能下这样的结论吗?有没有可 能我们设置的这个高度是一个特殊的高度，它正好满足 自由落体下落的时间和平抛运动的时间相等呢? 多次改变小球下落的高度，重复这个实验 。 结论： 多次改变小球下落的高度，球A、B始终是同时落地。 平抛运动和自由落体运动 在竖直方向的运动规律完 全一致 平抛运动在竖直方向 上的分运动就是自由 落体运动 想一想：动物管理员在森林里发现了一只丢失的猴子，立即用麻醉枪水 平地射击，设子弹从枪口水平射出的瞬间，精明的猴子便从静止开始自 由下落．猴子跑掉了吗？为什么？ 四、平抛运动在水平方向的运动规律 结论：平抛运动在水平方向的分运动是匀速直线运动。 一、实验目的 1．用实验方法描出平抛物体的运动轨迹。 2．由运动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，重垂线。 三、实验原理 平抛物体的运动可以看作是两个分运动的合运动：一 个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，利用描点法描出小球 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。 x vt 21y gt2  gv = x 2h 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：用悬挂在槽口的重垂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。然后把重垂 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下滑， 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。 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 1．斜槽末端的切线必须水平。 2．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。 3．坐标原点(小球做平抛运动的起点)不是槽口的端点， 应是小球在槽口时球的球心在木板上的水平投影点。 4.如果是用白纸，则应以小球在槽口时球的球心在木板 上的水平投影点为坐标原点，在斜槽末端悬挂重垂线， 先根据重垂线方向确定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。 5.每次小球应从斜槽上的同一位置由静止开始滚下。 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。 例1.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 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，还需要下列器材中的( ) A.秒表 B.天平 C.重锤线 D.测力计 C 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 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，甲 和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_________________________. 槽底不水平 每次释放小球的高度不同 O 甲 O 乙 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 5.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＝10 m/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/s D.小球平抛初速度为1m/s BD 6. 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 7.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)． d a b c gl2 0.70m/s 8.某同学设计了一个研究平抛运动的实验。实验装置 示意图如图1所示，A是一块平面木板，在其上等间隔 地开凿出一组平行的插槽（图中 PoPo′……），槽间 距离均为d。把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板B上。实 验时依次将B板插入A板的各插槽中，每次让小球从斜 轨的同一位置由静止释放。等打完一点后，把B板插入 后一槽中并同时向纸面内侧平移距离d。 【解析】（1）实验前应对实验装置反复调节，直到斜轨 末端切线水平，A板水平，插槽 PoPo′垂直斜轨并在斜 轨末端正下方；每次让小球从同一位置由静止释放，是 为了使小球每次做平抛运动的初速度相同。 （1）实验前应对实验装置反复调节，直到_____，每次让 小球从同一位置由静止释放，是为了______。 （2）每次将B板向内侧平移距离d，是为了_____。 （2）每次将B板向内侧平移距离d,是为了使记录纸上每两 点之间的水平距离等于小球在水平方向实际运动的距离。 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