高中物理 第五章 曲線運動 第三節(jié) 實驗 研究平拋運動課件 新人教版必修2.ppt

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第三節(jié) 實驗：研究平拋運動,第五章 曲線運動,一、實驗目的 1．用實驗的方法描出平拋物體的運動軌跡． 2．判斷平拋運動的軌跡是否為拋物線． 3．根據(jù)平拋運動的軌跡求其初速度．,二、實驗原理 1．用描跡法逐點畫出小球平拋運動的軌跡． 2．建立坐標系，如果軌跡上各點的y坐標與x坐標間的關(guān)系具有y＝ax2的形式(a是一個常量)，則軌跡是一條拋物線．,三、實驗器材 斜槽、坐標紙、圖釘、方木板、小球、刻度尺、重錘、細 線、三角板、鉛筆、鐵架臺． 四、實驗步驟 1．安裝調(diào)整斜槽 將坐標紙用圖釘釘在豎直的木板的左上角，如圖所示，用平衡法調(diào)整斜槽末端水平，直到將小球輕放在斜槽的平直部分的末端，能使小球在平直軌道上的任意位置靜止即可．,2．調(diào)整木板，確定坐標原點 用懸掛在槽口的重垂線把木板調(diào)整到豎直方向，并使木板平面與小球運動軌跡所在平面平行靠近，把小球放在槽口處，用鉛筆記下小球在槽口時球心在木板上的水平投影點O，用鉛筆在紙上把這個點記下來，O點即為坐標原點，再利用重垂線畫出通過O點的豎直線． 3．確定球的位置 使小球由斜槽某一位置無初速度滾下，離開水平槽后做平拋運動．先用眼睛粗略確定小球的運動軌跡，然后使小球從同一位置無初速度滾下，在粗略確定的位置附近用鉛筆較準確地描出小球通過的位置，并在坐標紙上記下該點．用同樣的方法確定軌跡上其他各點的位置．,4．建坐標系，描繪軌跡 取下坐標紙，以過O點的豎直線作為y軸，過O點的水平線作為x軸，最后將紙上記下的一系列點，用平滑曲線連起來，即得到小球平拋運動的軌跡．,六、誤差分析 1．安裝斜槽時，其末端切線不水平，導致小球離開斜槽后不做平拋運動． 2．建立坐標系時，坐標原點的位置確定不準確，導致軌跡上各點的坐標不準確． 3．小球每次自由滾下時起始位置不完全相同，導致軌跡出現(xiàn)誤差． 4．確定小球運動的位置時不準確，會導致誤差． 5．量取軌跡上各點坐標時不準確，會導致誤差．,七、注意事項 1．實驗中必須調(diào)整斜槽末端的切線水平(檢驗是否水平的方法是：將小球放在斜槽末端水平部分，將其向兩邊各輕輕撥動一次，看其是否有明顯的運動傾向)． 2．方木板必須處于豎直平面內(nèi)，固定時要用重垂線檢查坐標紙豎線是否豎直． 3．小球每次必須從斜槽上同一位置滾下． 4．坐標原點不是槽口的端點，應是小球出槽口時球心在木板上的投影點． 5．小球開始滾下的位置高度要適中，以使小球平拋運動的軌跡由坐標紙的左上角一直到達右下角為宜． 6．在軌跡上選取離坐標原點O點較遠的一些點來計算初速度.,(2014高考安徽卷)圖甲是“研究平拋物體運動”的實驗裝置圖，通過描點畫出平拋小球的運動軌跡．,實驗操作和數(shù)據(jù)處理,(1)以下是實驗過程中的一些做法，其中合理的有________． a．安裝斜槽軌道，使其末端保持水平 b．每次小球釋放的初始位置可以任意選擇 c．每次小球應從同一高度由靜止釋放 d．為描出小球的運動軌跡，描繪的點可以用折線連接 (2)實驗得到平拋小球的運動軌跡，在軌跡上取一些點，以平拋起點O為坐標原點，測量它們的水平坐標x和豎直坐標y，圖乙中y－x2圖象能說明平拋小球運動軌跡為拋物線的是________．,ac,c,(3)圖丙是某同學根據(jù)實驗畫出的平拋小球的運動軌跡，O為平拋的起點，在軌跡上任取三點A、B、C，測得A、B兩點豎直坐標y1為5.0 cm、y2為45.0 cm，A、B兩點水平間距Δx為40.0 cm.則平拋小球的初速度v0為______m/s，若C點的豎直坐標y3為60.0 cm，則小球在C點的速度vC為________m/s(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字，g取10 m/s2)．,2.0,4.0,[思路點撥] (1)明確實驗條件和平拋運動軌跡特點，平拋運動初速度要水平，運動軌跡是平滑的曲線； (2)寫出y－x2的函數(shù)關(guān)系式即可判斷； (3)應用平拋運動在豎直方向做自由落體運動求出時間，再根據(jù)水平方向做勻速直線運動求出初速度，再求出小球在C點對應的豎直分速度，運用速度的合成即可求解合速度．,[感悟提升] (1)在本實驗操作中，一是要滿足小球做平拋運動的條件；二是小球每次的運動情況相同． (2)求解平拋運動過程中某點的速度時，先求出水平分速度和豎直分速度，然后對分速度合成．,在研究平拋運動的實驗中，用一張印有小方格的紙記錄軌跡，小方格的邊長為L，若小球在平拋運動途中的幾個位置如圖中a、b、c、d所示，則 (1)小球平拋的初速度的計算式為v0＝_______(用L、g表示)． (2)拋出點的位置坐標x＝________，y＝________(用L表示)．,拋出點的確定,－L,[總結(jié)提升](1)由于平拋運動的豎直分運動是自由落體運動，所以有關(guān)自由落體運動的幾個推論在實驗數(shù)據(jù)處理中可以使用． (2)題給的最高點不是拋出點時，用Δy＝gT2處理豎直方向的問題較為簡單．,[范例] 某同學設(shè)計了一個探究平拋運動的規(guī)律的實驗，實驗裝置示意圖如圖所示．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P0P0′、P1P1′、…)，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．每打完一點后,把B板插入后一槽中并同時向紙面內(nèi)側(cè)平移距離d.實驗得到小球在白紙上打下的若干痕跡點,如圖所示．,(1)實驗前應對實驗裝置反復調(diào)節(jié)，直到______________________________________________________________________________________________. 每次讓小球從同一位置由靜止釋放，是為了_______________________________________. (2)每次將B板向內(nèi)側(cè)平移距離d，是為了_________________________________________________.,斜槽末端水平、A板水平且其上插槽與斜槽中心軸線垂直、B板豎直,保持小球每次平拋時初速度相同,保持相鄰痕跡點的水平距離大小相同(合理即可),(3)在圖中繪出小球做平拋運動的軌跡． 如圖所示,[解析] 平拋運動可分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動．實驗前應對實驗裝置反復調(diào)節(jié)，直到斜槽末端水平、A板水平且其上插槽與斜槽中心軸線垂直、B板豎直；每次讓小球從同一位置由靜止釋放，是為了保持小球每次水平拋出的初速度相同；每次將B板向內(nèi)側(cè)平移距離d，是為了保持相鄰痕跡點的水平距離大小相同． [創(chuàng)新點評] (1)本實驗中，把小球的平拋運動的軌跡由紙面內(nèi)轉(zhuǎn)換到垂直紙面的平面內(nèi)． (2)B板每向右平移距離d，同時向紙面內(nèi)側(cè)平移距離d，使轉(zhuǎn)換具有等效性．,