高中物理 5.4《實驗研究平拋運動》課件4新人教必修2

1、實驗：研究平拋運動,[一、實驗目的],1．用實驗方法描出平拋物體的運動軌跡。2．從實驗軌跡求平拋物體的初速度。,[二、實驗器材],斜槽，鐵架臺，木板，白紙，小球，圖釘，鉛筆，有孔的卡片，刻度尺，重錘線。,[三、實驗原理],用描跡法,平拋物體的運動可以看作是兩個分運動的合運動：一是水平方向的勻速直線運動，另一個是豎直方向的自由落體運動。令小球做平拋運動，利用描跡法描出小球的運動軌跡，即小球做平拋運動的曲線，建立坐標系。,測出曲線上的某一

2、點的坐標x和y，根據(jù)重力加速度g的數(shù)值、利用公式 求出小球飛行時間t，再利用公式 ，求出小球的水平分速度 ，即為小球做平拋運動的初速度。,[四、實驗步驟],1、安裝調(diào)整斜槽：用圖釘把白紙釘在豎直板上，在木板的左上角固定斜槽，可用平衡法調(diào)整斜槽，即將小球輕放在斜槽平直部分的末端處，能使小球在平直軌道上的任意位置靜止，就表明水平已調(diào)好。,2、調(diào)整木板：用懸掛

3、在槽口的重錘線把木板調(diào)整到豎直方向、并使木板平面與小球下落的豎直面平行。然后把重錘線方向記錄到釘在木板的白紙上，固定木板，使在重復實驗的過程中，木板與斜槽的相對位置保持不變。,3、確定坐標原點O：把小球放在槽口處，用鉛筆記下球在槽口時球心在白紙上的水平投影點O，O即為坐標原點。,4．描繪運動軌跡：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，調(diào)整卡片的位置，使從槽上滾下的小球正好穿過卡片的孔，而不擦碰孔的邊緣。,用鉛筆在卡片缺

4、口處的白紙上點個黑點，這就在白紙上記下了小球穿過孔時球心所對應的位置。,保證小球每次從斜槽上的同一位置由靜止開始滑下，用同樣的方法，可找出小球平拋軌跡上的一系列位置。,5、計算初速度：取下白紙，以O點為原點畫出豎直向下的y軸和水平向右的x軸，用平滑的曲線把這些位置連接起來即得小球做平拋運動的軌跡。,,用公式x＝v0t和y＝gt2/2計算出小球的初速度v0，最后計算出v0的平均值，并將有關數(shù)據(jù)記入表格內(nèi)。,在曲線上選取A、B、C、D、E、

5、F六個不同的點，用刻度尺和三角板測出它們的坐標x和y。,五.注意事項有：,⑴斜槽末端的切線必須水平。,⑵ 方木板必須處在豎直面內(nèi)且與小球運動軌跡所在的豎直平面平行，并使小球的運動靠近圖板但不接觸。,⑶坐標原點(小球做平拋運動的起點)不是槽口的端點，應是小球在糟口時球的球心在木板上的水平投影點。,⑷如果是用白紙，則應以小球在糟口時球的球心在木板上的水平投影點為坐標原點，在斜槽末端懸掛重錘線，先以重錘線方向確定y軸方向，再用直角三角板畫出水

6、平線作為x軸，建立直角坐標系。,⑸每次小球應從斜槽上的同一位置由靜止開始下滑。,⑹要在平拋軌道上選取距O點遠些的點來計算球的初速度，這樣可使結(jié)果的誤差較小。,例1.(1998年上海)在做“研究平拋運動”的實驗時，讓小球多次沿同一軌道運動，通過描點法畫出小球做平拋運動的軌跡，為了能較準確地描繪運動軌跡，下面列出了一些操作要求，將你認為正確的選項前面的字母填在橫線上：＿＿＿＿＿ A．通過調(diào)節(jié)使斜槽的末端保持水平 B．每次釋放小球的位

7、置必須不同 C．每次必須由靜止釋放小球 D．記錄小球位置用的木條(或凹槽)每次必須嚴格地等距 離下降 E．小球運動時不應與木板上的白紙(或方格紙)相觸 F．將球的位置記錄在紙上后，取下紙，用直尺將點連 成折線,A C E,練習1.在“研究平拋物體的運動”實驗時，已備有下列器材：白紙、圖釘、平板、鉛筆、弧形斜槽、小球、刻度尺、鐵架臺，還需要下列器材器材中的： A、秒表 B、天平

8、 C、重錘線 D、測力計,C,,練習2.在研究平拋物體運動的實驗中，如果小球每次從斜槽滾下的初始位置不同，則正確的是 [    ]A．小球平拋的初速度不同B．小球每次做不同的拋物線運動C．小球在空中運動的時間每次均不同D．小球通過相同的水平位移所用時間均不同,ABD,練習3.在研究平拋運動的實驗中，讓小球多次從斜槽上滾下，在白紙上依次記下小球的位置，某甲和某乙得到

9、的記錄紙分別如圖所示，從圖中明顯看出甲的實驗錯誤是　　　　　　　　　　　　　 .乙的實驗錯誤是　　　　　　　　　　　　　 .,槽底不水平,每次釋放小球的高度不同,練習4.下列哪些因素會使本實驗的誤差增大 （ ）A．小球與斜槽之間有摩擦B．建立坐標系時，以斜槽末端端口位置為坐標原點C．安裝斜槽時其末端不水平D．根據(jù)曲線計算平拋運動的初速度時在曲線上取作計算的點離原點O較遠,BC,例2．如圖為某小球做平拋運動時，用閃光照相

10、的方法獲得的相片的一部分,圖中背景方格的邊長為5cm，g=10m/s2，則（1）小球平拋的初速度vo=　 　　　 m/s（2）閃光頻率f=　 　　 H2（3）小球過A點的速率vA=　　 　　 m/s,解：由自由落體運動規(guī)律，,Δy=gt 2=2×0.05=0.1m,∴t=0.1s f=10Hz,x=v0 t ∴ v0 =x/t=3×0.05/0.1=1.5m/s,vBy =(y1+

11、y2)/2t = 8×0.05/0.2=2m/s,vAy = vBy –gt = 2-1 =1m/s,vA2 = vAy2 + v02 =1+2.25=3.25,vA=1.8m/s,1.5,10,1.8,練習1、在“研究平拋運動”實驗中，某同學只記錄了小球運動途中的A、B、C三點的位置，取A點為坐標原點，則各點的位置坐標如圖所示，當g＝10 m/s2時，下列說法正確的是（ ）A.小球拋出點的位置坐標是(0，0)

12、B.小球拋出點的位置坐標是(-10，-5)C.小球平拋初速度為2m/s D.小球平拋初速度為1m/s,BD,練習2. 在做“研究平拋物體的運動”這一實驗時，下面哪些說法是正確的[ ]A.安裝弧形槽時，必須使槽的末端的切線方向保持水平B. 進行實驗時，每次都要讓小球從同一位置由靜止釋放C. 小球與槽的摩擦不可避免，但這不影響實驗結(jié)果D.為了得到實驗結(jié)果，不要忘記用天平稱出小球的質(zhì)量,AB,練習3、一

13、學生做“研究平拋物體的運動”實驗時，畫運動軌跡只在白紙上畫出了與初速度平行的Ox軸，忘了畫坐標原點和Oy軸，而且也只畫出了中間一部分軌跡，如圖所示．如何只用一刻度尺得出小球的初速度(不需測實際數(shù)據(jù)只用物理量的符號代表所測量)．,測量方法：(簡答)___________________．,得到的v0=_________________________．,解析:任取水平間距相等的三點1，2，3，如圖示，測量水平間距s，豎直間距y1、y2．,

14、練習4.某學生在《研究平拋運動》的實驗中有如下操作步驟，試按合理的順序?qū)⒉襟E序號填在下面的線上：____________________________．A．用鉛筆在白紙上記下拋出點位置O；B．取下白紙，用平滑曲線連接小球依次通過的各點，得出平拋運動軌跡；C．用重錘線和直尺畫出過O點的豎直線oy；D．用三角板畫出過O點的水平線ox；E．安裝斜槽，并使槽的末端切線沿水平方向；F．每次都從斜槽的定位卡處由靜止釋放小球，并用鉛筆在

15、白紙上依次記下小球通過各點的位置；G．將白紙釘在木板上，并豎直固定木板；H．在平拋運動軌跡上取A、B、C三點，用三角板和刻度尺，分別量出三點的水平位移x和豎直位移y；I．利用水平和豎直位移x、y，計算三次平拋的初速Vo，再求出三次的平均值作為測量最后結(jié)果；,E、G、A、D、C、F、B、H、I,練習5.(95年高考)在研究平拋物體運動的實驗中，用一張印有小方格的紙記錄軌跡，小方格的邊長l＝1.25cm，若小球在平拋運動中先后經(jīng)過的幾

16、個位置如圖中的a、b、c、d所示，則小球平拋的初速度的計算式為v0＝＿＿＿＿＿＿(用l、g表示)，其值是 (g取9.8m／s2)．,解析：由平拋運動規(guī)律,Δy=gT 2= l,x=v0 T,∴ v0 = x/T=2l /T=,代入數(shù)字 l = 1.25cm=1/80 m,得到 v0 =0.70m/s,0.70m/s,練習6. 如圖(a)“是研究平拋運動”的實驗裝置圖，(b)是實驗后在白紙上

17、作的圖(1)在(a)圖上標出O點及OX，OY軸，并說明這兩條坐標軸是如何作出的．答：____________________________________．(2)固定斜槽軌道時應注意使____________________________________．(3)實驗過程中需經(jīng)過多次釋放小球才能描繪出小球平拋運動的軌跡，實驗中應注意_________________________________________________

18、_．(4)計算小球平拋初速度的公式為Vo=______________，根據(jù)圖(b)給出的數(shù)據(jù)，可計算出Vo=______m/s．,利用重錘線作OY軸，再垂直于OY作OX軸,斜槽末端切線水平,每次都從同一高度處無初速度滾下,1.6,例3.一個同學在《研究平拋物體的運動》實驗中，只畫出了如圖所示的一部分曲線，于是他在曲線上取水平距離ΔS相等的三點A、B、C，量得ΔS=0.2m。又量出它們之間的豎直距離分別為h1=0.1m，h2=0.2

19、m，利用這些數(shù)據(jù)，可求得：（1）物體拋出時的初速度為 m/s；（2）物體經(jīng)過B時豎直分速度為 m/s；（3）拋出點在A點上方高度為 m處。,解析:(1)先求T,據(jù),求得:T=0.1s,=2m/s,（2）,=1.5m/s,（3）設拋出點在A點上方高度為h,下落到點A的時間為t,則有:,由此兩式可求得h=0.0125m,⑵若只有米尺，將玩具手槍子彈從某一高度處水平射出，用米尺測量射出時離

20、地面的高度h和水平射程s，則子彈初速度,例4.利用手頭的常用儀器，粗略測定玩具手槍子彈射出時的初速度。除玩具手槍外，所給的測量儀器為：⑴只有秒表；⑵只有米尺。,解：⑴若只有秒表，將玩具手槍從地面豎直向上發(fā)射子彈，用秒表記下從發(fā)射到子彈落會地面所用的時間t，則子彈上升的時間為t/2，故子彈初速度v0=gt/2。,05年南京質(zhì)量檢測二11(2)、,某同學設計了一個研究平拋運動的實驗裝置，如圖。在水平桌面上放置一個斜面，讓鋼球從斜面上由靜止?jié)L

21、下，鋼球滾過桌邊后便做平拋運動。在鋼球拋出后經(jīng)過的地方放置一塊水平木板，木板由支架固定成水平，木板所在高度可通過豎直標尺讀出，木板可以上下自由調(diào)節(jié)。在木板上固定一張白紙。該同學在完成裝置安裝后進行了如下步驟的實驗：,A．實驗前在白紙上畫一條直線，并在線上標出a、b、c三點，且ab＝bc，如圖。量出ab長度L=20.00cm。 B．讓鋼球從斜面上的某一位置由靜止?jié)L下，調(diào)節(jié)木板高度，使得鋼球正好擊中a點，記下此時木板離桌面的高度h1＝

22、70.00cm。C．讓鋼球從斜面上的同一位置由靜止?jié)L下，調(diào)節(jié)木板高度，使得鋼球正好擊中b點，記下此時木板離桌面的高度h2＝80.00（cm）。D．讓鋼球從斜面上的同一位置由靜止?jié)L下，調(diào)節(jié)木板高度，使得鋼球正好擊中c點，記下此時木板離桌面的高度h3＝100.00cm。則該同學由上述測量結(jié)果即可粗測出鋼球的平拋初速度大小vo= m/s，鋼球擊中b點時其豎直分速度大小為vby= m/s。已知鋼球的重力加

23、速度為g=10m/s2，空氣阻力不計。,2.0,1.5,解：按題意畫出運動示意圖如圖示：,由勻變速運動的特點: Δh=gT2,Δh=(100-80)- (80-70)=10 cm =0.1m,∴T=0.1s,v0=L /T=2 m/s,vby=(h3 – h1 ) /2T =1.5 m/s,例5. 某同學設計了一個研究平拋運動的實驗。實驗裝置示意圖如圖1所示，A是一塊平面木板，在其上等間隔地開鑿出一組平行的插槽（圖中 PoPo’

24、……），槽間距離均為d。把覆蓋復寫紙的白紙鋪貼在硬板B上。實驗時依次將B板插入A板的各插槽中，每次讓小球從斜軌的同一位置由靜止釋放。等打完一點后，把B板插入后一槽中并同時向紙面內(nèi)側(cè)平移距離d。,解析：（1）實驗前應對實驗裝置反復調(diào)節(jié)，直到斜軌末端切線水平，A板水平，插槽 PoPo’垂直斜軌并在斜軌末端正下方；每次讓小球從同一位置由靜止釋放，是為了使小球每次做平拋運動的初速度相同。,（2）每次將B板向內(nèi)側(cè)平移距離d，是為了使記錄紙上每兩點