黑龙江省齐齐哈尔市高中物理 第五章 曲线运动 平抛运动实验领学案（无答案）新人教版必修2（通用） 8页

平抛运动实验 ‎ 学习 目标 ‎1.学会用实验的方法描绘平抛运动的轨迹并验证轨迹是一条抛物线.‎ ‎2.能根据运动轨迹求平抛运动的初速度．‎ 学习 疑问 学习 建议 若采用“案例一”进行实验，请思考以下问题：‎ ‎1．怎样保证小球运动是平抛运动，固定斜槽时要注意什么？‎ ‎2．怎样保证小球每次从槽口飞出时速度是相同的？‎ ‎3．怎样画坐标轴？‎ ‎4．平抛运动的曲线是怎样描出的？‎ ‎5．为什么小球每次必须从斜槽上同一位置无初速度滚下？‎ ‎6．怎样根据描出的运动轨迹计算平抛运动的初速度？‎ 一、实验原理 使小球做平抛运动，利用描迹法描绘小球的运动轨迹，建立坐标系，测出轨迹曲线上某一点的坐标x和y，由公式：x＝________和y＝gt2，可得v0＝__________.‎ 想一想 描绘小球的运动轨迹有哪些方法？‎ 二、实验器材(以斜面小槽法为例)‎ 斜槽(带小球)、木板及竖直固定支架、白纸、图钉、____、三角板、铅笔、________.‎ 三、实验步骤(以斜面小槽法为例)‎ ‎1．按图甲所示安装实验装置，使斜槽末端水平．‎ ‎2．以水平槽末端端口上小球球心位置为坐标原点O，过O点画出竖直的y轴和水平的x轴．‎ ‎3．使小球从斜槽上同一位置由静止滚下，把笔尖放在小球可能经过的位置上，如果小球运动中碰到笔尖，就用铅笔在该位置画上一点．用同样方法，在小球运动路线上描下若干点．‎ ‎4．将白纸从木板上取下，从O点开始连接画出的若干点描出一条平滑的曲线，如图乙所示．‎ 四、数据处理 ‎1．判断平抛运动的轨迹是不是抛物线 ‎(1)原理：若平抛运动的轨迹是抛物线，则当以抛出点为坐标原点建立直角坐标系后，轨迹上各点的坐标具有y＝ax2的关系，且同一轨迹上a是一个特定的值．‎ ‎(2)验证方法 方法一：代入法 方法二：图象法 ‎2．计算平抛运动的初速度 ‎(1)平抛轨迹完整(即含有抛出点)‎ ‎(2)平抛轨迹残缺(即无抛出点)‎ 如图所示，在轨迹上任取三点A、B、C，使A、B间及B、C间的水平距离相等，‎ 五、注意事项 ‎1．实验中必须调整斜槽末端的切线水平(将小球放在斜槽末端水平部分，若小球静止，则斜槽末端水平)．‎ ‎2．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竖直．‎ ‎3．小球每次必须从斜槽上同一位置滚下．‎ ‎4．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影点．‎ ‎5．小球开始滚下的位置高度要适中，以使小球做平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜．‎ ‎6．在轨迹上选取离坐标原点O点较远的一些点来计算初速度．‎ ‎【典题探究一】‎ 例1、在“研究平抛运动”的实验中，可以描绘平抛物体运动轨迹和求物体的平抛初速度．实验简要步骤如下：‎ A．让小球多次从________位置上滚下，记下小球运动途中经过的一系列位置；‎ B．安装好器材，注意斜槽末端水平和木板竖直，记下小球在斜槽末端时球心在木板上的投影点O和过O点的竖直线，检测斜槽末端水平的方法是_______________________.‎ C．测出曲线上某点的坐标x、y，用v0＝________算出该小球的平抛初速度，实验需要对多个点求v0的值，然后求它们的平均值．‎ D．取下白纸，以O为原点，以过O点的竖直线为y轴，水平线为x轴建立坐标系，用平滑曲线画平抛轨迹．‎ 上述实验步骤的合理顺序是________(只排列序号即可)．‎ ‎ 例2、在研究平抛运动的实验中，为了确定小球在不同时刻所通过的位置，实验时用如图所示的装置，先将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平木板表面钉上复写纸和白纸，并将该木板竖直立于槽口附近．使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A；将木板向远离槽口方向平移距离x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞在木板上得到痕迹B；将木板再向远离槽口方向平移距离x，小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，得到痕迹C.若测得木板每次移动的距离均为x＝‎10 cm.A、B间距离y1＝‎4.78 cm，B、C间距离y2＝‎14.58 cm.(g取‎9.8 m/s2)‎ ‎(1)根据以上直接测量的物理量求得小球的初速度为v0＝_______(用题中所给字母表示)．‎ ‎(2)小球的初速度的测量值为________ m/s.‎ 例3、三个同学根据不同的实验条件，进行了探究平抛运动规律的实验：‎ ‎（1）甲同学采用如图甲所示的装置。用小锤击打弹性金属片，金属片把A球沿水平方向弹出，同时B球被松开自由下落，观察并听到两球同时落地，改变小锤击打的力度，即改变A球被弹出时的速度，两球仍然同时落地，这说明：‎ ‎（2）乙同学采用如图乙所示的装置。两个相同的弧形轨道M、N分别用于发射小铁球P、Q，其中N的末端可看做与光滑的水平板相切，两轨道上端分别装有电磁铁C、D；调节电磁铁C、D的高度使AC＝BD，从而保证小铁球P、Q在轨道末端的水平初速度v0相等。现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后切断电源，使两小球能以相同的初速度v0同时分别从轨道M、N的末端射出。实验可观察到的现象应是________。仅仅改变弧形轨道M的高度，重复上述实验，仍能观察到相同的现象，这说明_______________________________。‎ ‎（3）丙同学采用频闪照相法拍摄到如图丙所示的小球做平抛运动的照片，图中每个小方格的边长为L＝‎1.25 cm，则由图可求得拍摄时每______ s曝光一次，该小球做平抛运动的初速度大小为______ m/s。（g＝9. ‎8 m/s2）‎ 规律总结 利用平抛运动轨迹求平抛物体初速度的方法 方法一：在平抛物体运动的轨迹上任取一点，测出该点到抛出点的水平位移x和竖直位移y，就可求出初速度v0。‎ 方法二：在钢球平抛运动的轨迹上取水平等距的A、B、C、D四点，如图所示 反馈训练：‎ 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/s2，求： （1）闪光频率；‎ B C A ‎ （2）小球运动的初速度的大小；‎ ‎（3）小球经过B点时的速度大小 ‎1．如图所示为用频闪摄影方法拍摄的研究物体做平抛运动规律的照片．图中A、B、C为三个同时由同一点出发的小球，AA′为A球在光滑水平面上以速度v运动的轨迹，BB′为B球以速度v被水平抛出后的运动轨迹；CC′为C球自由下落的运动轨迹．通过分析上述三条轨迹可得出结论：________________________________________________.‎ ‎2．在探究平抛运动的规律时，可以选用如图所示的各种装置图，则以下操作合理的是(　　)‎ A．选用装置图甲研究平抛物体的竖直分运动时，应该用眼睛看A、B两球是否同时落地 B．选用装置图乙并要获得稳定的细水柱显示出平抛运动的轨迹，竖直管上端A一定要低于水面 C．选用装置图丙并要获得钢球做平抛运动的轨迹，每次不一定从斜槽上同一位置由静止释放钢球 D．除上述装置外，还可以用数码照相机拍摄钢球做平抛运动时每秒15帧的录像以获得平抛运动的轨迹 ‎3.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，如图所示，求出物体做平抛运动的初速度大小为_________ 。(g取‎10 m/s2 )‎ ‎4．下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了10倍.对照片中物体位置进行测量得:1与4闪光点之间的竖直距离为‎1.5 cm,4与7闪光点之间的竖直距离为‎2.5 cm,相邻两闪光点之间的水平距离均为 ‎0.5 cm. ‎ ‎(1)物体抛出时的速度大小为多少?‎ ‎(2)判断物体的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取‎10 m/s2)‎