53 实验：探究平抛运动的特点 导学案

第五章抛体运动5.3实验：探究平抛运动的特点学习目标1. 知道平抛运动的条件及相应控制方法。2. 知道用实验获得平抛运动轨迹的方法。3. 知道判断运动轨迹是否是抛物线的方法。4. 知道测量初速度时需要测量的物理量。5. 会推导平抛运动速度的表达式，会计算平抛运动的初速度。学习进阶一、实验目的：1. 描绘物体做平抛运动的轨迹。2. 由实验轨迹求平抛运动的初速度。二. 实验器材：斜槽，小球，铁架台，木板，白纸，图钉，铅笔，刻度尺，重锤线。1、如何画平抛运动的轨迹 安装调整斜槽：将带有斜槽轨道的木板固定在实验桌上，其末端伸出桌面外，轨道末端水平。若小球在平直轨道上的任意位置都静止，说明已调平。 记录抛出点的位置为 在桌子边缘（的位置）挂重锤线，并记录重锤线的方向为y轴，再画出相应的x轴。 从斜槽的同一个位置释放小球，并描出小球通过的几个点迹 描绘出平抛运动的轨迹2、回答下面的问题： 为什么要让小球每次都从同一位置滚下？ 最开始位置滚下时的速度是多大？ 轨迹需不需光滑？ 为何要调整轨迹末端切线水平？怎样证明末端切线已成水平？ 研究时如何建立“坐标系”? 如何判断所做的轨迹是否是一条抛物线? 测量初速度时需要测量哪些物理量？ 试着推导初速度的表达式。突践研究一、单选题1、如图所示，在用斜槽轨道做探究平抛运动的规律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，为了能较准确地描出运动轨迹，下面列出了一些操作要求，不正确的是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C. 每次必须由静止释放小球D. 小球运动时不应与木板上的白纸（或方格纸）相接触2、某同学在探究物体做平抛运动的实验时，他猜想到平抛运动的时间长短可能与下列因素相关，其中你认为正确的是（）A. 抛出点距离地面的竖直高度B. 抛出点距离落地点的水平位移C. 物体抛出时的水平速度D. 物体的质量3、如图所在研究平抛运动时，小球A沿轨道滑下，离开轨道末端时撞开轻质接触式开关S,被电磁铁吸住的小球B同时自由下落.改变整个装置的高度H做同样的实验，发现位于同一高度的A、B 两球总是同时落地，该实验现象说明了A球在离开轨道后.将你认为正确的有（）A. 水平方向的分运动是匀速直线运动B. 水平方向的分运动是匀加速直线运动C. 竖直方向的分运动是自由落体运动D. 竖直方向的分运动是匀速直线运动4、用如图装置做研究平抛运动实验时，下列说法正确的是(A. 用重锤线确定y轴方向B-用目测判断斜槽末端切线是否水平C. 每次从轨道上不同位置释放小球D. 斜槽不是光滑的，这是实验误差的主要来源二、实验题5、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:甲乙丙(1) 甲同学米用如图甲所示的装置。用小锤打击弹性金属片，金属片把刀球沿水平方向弹出，同时B 球被松开，自由下落，观察到两球同时落地，改变小锤打击的力度，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 的末端与可看作光滑的水平板相切；两轨道上端分别装有电磁铁。、Q；调节电磁铁。、D的高度， 使AC=BD，从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初速度相等，现将小铁球P、Q分别吸在 电磁铁C、D上，然后切断电源，使两小铁球能以相同的初速度同时分别从轨道M、N的下端射 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) 丙同学采用频闪摄影的方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10cm，则由图可求得拍摄时每 s曝光一次，该小球的初速度大小为m/s，小球运动到图中位置2时速度大小为 m/s(g取10m/s2)。6、如图所示，在探究平抛运动规律的实验中，（1）用小睡打击弹性金属片，A球沿水平方向抛出，同时B球由静止自由下落，可观察到两小球同时 落地；改变小球距地面的高度和打击的力度，多次实验，都能观察到两小球同时落地。根据实验 （选填能或不能）判断出A球在竖直方向做自由落体运动;（选填能或不能）判断出A 球在水平方向做匀速直线运动。（2）研究平抛运动的实验中，下列说法正确的是（请将正确选项前的字母填在横线上）A. 应使小球每次从斜槽上同一位置由静止释放B. 斜槽轨道必须光滑C. 斜槽轨道的末端必须保持水平（3）图是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹，。为抛出点。在轨迹上任取两点A、B，分别测得A点的竖直坐标y1=4.90cm，B点的竖直坐标y2=44.10cm，A、B两点水平坐标间的距离；=40.00cm。课后巩固一、单选题 1、某同学用如图所示的装置研究平抛运动。在实验中，小球每次都从斜面上的同一高度下落，而放有复写纸和白纸的木板离水平桌面的高度依次调为h、2h、3h，根据小球撞击木板时在白纸上留下 的点迹，可得小球平抛时的水平位移分别为、x2、，则（）A. 若气：气： =1:2:3，则能说明小球在水平方向做匀速直线运动B. 若气：气：x =1： J2：J3，则能说明小球在水平方向做匀速直线运动C. 若气：七： =1:4:9，则能说明小球在水平方向做匀速直线运动D. 若x -x = x -x，则能说明小球在水平方向做匀速直线运动32212、如图，粗糙的斜槽固定在水平桌面上，斜槽末端与水平桌面平滑连接。小球从斜槽上A点滚下， 经桌面末端B点水平抛出，落在地面上的C点，不计空气阻力，重力加速度为g。下列说法正确的23HA. 若仅测出AB间的竖直高度，可求出小球经过B点时的速度B. 若仅测出BC间的距离，可求出小球经过B点时的速度C. 若仅测出BC间的水平距离，可求出小球做平抛运动的时间D. 若仅测出BC间的竖直高度，可求出小球做平抛运动的时间3、某同学设计了一个探究平抛运动特点的实验装置。如图所示，在水平桌面上固定放置一个斜面， 把桌子搬到墙的附近，把白纸和复写纸附在墙上。第一次让桌子紧靠墙壁，从斜面上某一位置由静 止释放小钢球，在白纸上得到痕迹1，以后每次将桌子向后移动相同的距离X，每次都让小钢球从斜 面的同一位置滚下，重复刚才的操作，依次在白纸上留下痕迹2、3、4,测得2、3和3、4间的距 离分别为七和七。当地重力加速度为g。下列说法不正确的是（）A. 实验前应对实验装置反复调节，直到桌面与重垂线垂直B. 每次让小钢球从同一位置由静止释放，是为了使其具有相同的水平初速度C. 可以求得七:七=3：5D. 可以求得小钢球离开水平桌面时的速度为x、：3 24、如图所示工、B是两个质量相同的小钢球，其所处的两个斜槽滑道完全相同，滑道底端切线水平，且 滑道2底端与光滑水平板吻接，现将A、B从相对于滑道底端相等高度处由静止同时释放则将观察到 的现象是A、B两个小球在水平面上相碰,改变释放点的高度和上面滑道对地的高度，重复实验，A、B 两球仍会在水平面上相碰,这说明（）A. 平抛运动在水平方向的运动是匀速直线运动B. 平抛运动在竖直方向的运动是自由落体运动C. A球在下落过程中机械能守恒D. A,B两球的速度任意时刻都相同二、实验题5、如图所示，在研究平抛运动时，小球A沿轨道滑下，离开轨道末端（末端水平）时撞开轻质接 触式开关S,被电磁铁吸住的小球B同时自由下落.改变整个装置的高度H做同样的实验，发现位 于同一高度的A、B两球总是同时落地，（1）该实验现象说明了 A球在离开轨道后A. 水平方向的分运动是匀速直线运动.B. 水平方向的分运动是匀加速直线运动.C. 竖直方向的分运动是自由落体运动.D. 竖直方向的分运动是匀速直线运动.（2）在研究平抛物体的运动的实验中，得到的轨迹如图所示，其中O点为平抛运动的起点，根据q8 j/crn平抛运动的规律及图中给出的数据，可计算出小球平抛的初速度v0=m/s，（ g 9.8m/ s2 ） Bia/cm*6、（1）为了研究平抛物体的运动，可做下面的实验：如图甲所示，用小锤打击弹性金属片，B球就 水平飞出，同时A球被松开，做自由落体运动，两球同时落到地面；如图乙所示的实验：将两个完 全相同的斜滑道固定在同一竖直面内，最下端水平把两个质量相等的小钢球从斜面的同一高度由静 止同时释放，滑道2与光滑水平板连接，则将观察到的现象是球1落到水平木板上击中球2,这两 个实验说明4甲实验只能说明平抛运动在竖直方向做自由落体运动.&乙实验只能说明平抛运动在水平方向做匀速直线运动。.不能说明上述规律中的任何一条D甲、乙二个实验均能同时说明平抛运动在水平、竖直方向上的运动性质(2)关于研究物体平抛运动实验，下列说法正确的4小球与斜槽之间有摩擦会增大实验误差&安装斜槽时其末端切线应水平C. 小球必须每次从斜槽上同一位置由静止开始释放D小球在斜槽上释放的位置离斜槽末端的高度尽可能低一些.E. 将木板校准到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直平面平行丘在白纸上记录斜槽末端槽口的位置。，作为小球做平抛运动的起点和所建坐标系的原点(3) 如图丙，某同学在做平抛运动实验时得出如图丁所示的小球运动轨迹，】、b、c三点的位置在 运动轨迹上已标出，则：(g取10m / s2 ) 小球平抛运动的初速度为 m/s. 小球运动到b点的速度为 m/s 抛出点坐标x cm y=cm.参考答案【实践研究】1、B； 2、A； 3、C； 4、A；5【答案】平抛运动的竖直分运动是自由落体运动PQ两球将相碰平抛运动的水平分运动是匀速直线运动0.122.5【解析】(1)在打击金属片时，两小球同时做平抛运动与自由落体运动.结果同时落地，则说明平抛运动竖直方向是自由落体运动;(2)让两小球从相同的弧形轨道上相同高度滚下，从而使两小球同时滚离轨道并具有相同的速度.小 球P做平抛运动，小球0做匀速直线运动，当两小球相遇时则说明小球平抛运动水平方向是匀速直 线运动.当同时改变两小球滚下的高度时，仍能相碰，则说明平抛运动水平方向总是匀速直线运动;(3)平抛运动可看成竖直方向自由落体运动与水平方向匀速直线运动；在竖直方向：由a=g，2可得t = J - x 0.1s=0.1s 10水平方向：由x=v0t得:v =会=2x01 m/s = 2m/s0 t 0.1位置2竖直分速度为：3L 0.3v =m/s = 1.5m/sV 2T 0.2根据平行四边形定则知，位置2的速度为：v = ；v 2 + v 2 = 2.5m/s20 y 26【答案】能 不能 AC 2【解析】(1) 本实验将A的做平抛运动与竖直方向下落的B的运动对比，A做平抛运动，3做自由落体运动， 每次两球都同时落地，只能说明A竖直方向运动情况，不能反映A水平方向的运动情况。(2) 因为要画同一运动的轨迹，必须每次释放小球的位置相同，且由静止释放，以保证获得相同速度， 故A正确；小球与斜槽之间的摩擦不影响平抛运动的初速度，所以斜槽轨道可以不光滑，故B错误; 通过调节斜槽末端水平，是为了保证小球初速度水平，做平抛运动，故C正确.(3) 根据：y =1 gt 212122 22x0441s=0.3s9.8则小球平抛运动的初速度为：Ax0.40v =m/s = 2m/s0t2 -110.3 - 0.1【课后巩固】 1、B； 2、D； 3、D； 4、A；5【答案】(1)C(2)1.6【解析】 (1)由于AB两球同时从同一高度开始下落，并且同时到达地面，故在竖直方向两球遵循相同的运 动规律：即速度加速度总是相同.由于B球做自由落体运动，故A球在平抛过程中在竖直方向也做 自由落体运动，故C正确，D错误.而A球在水平方向的运动没有可以参照的物体，故无法确定平 抛运动的物体在水平方向的运动所遵循的规律.故AB无法判定.故选C.1:直(2)小球做平抛运动，在水平方向上：x=v0t，在竖直方向上：y= 2 gt2，解得v0=x 2yv = x ：里=0.32 x ；=1.6m / s0 2y 2 x 0.196由图示实验数据可得：；6【答案】AB BCE 22.5-10-1.25【解析】(1)A、用小锤打击弹性金属片，B球就水平飞出，同时A球被松开，做自由落体运动，两球同时落 到地面，知B球竖直方向上的运动规律与A球相同，即平抛运动竖直方向上做自由落体运动.故A 正确.B、把两个质量相等的小钢球从斜面的同一高度由静止同时释放，滑道2与光滑水平板吻接，则将观 察到的现象是球1落到水平木板上击中球2,知1球在水平方向上的运动规律与2球相同，即平抛 运动在水平方向上做匀速直线运动.故B正确，C、D错误；故选AB.(2)A、小球与斜槽之间有摩擦，不会影响小球做平抛运动，故A错误；B、研究平抛运动的实验很关键的地方是要保证小球能够水平飞出，只有水平飞出时小球才做平抛运 动，则安装实验装置时，斜槽末端切线必须水平的目的是为了保证小球飞出时初速度水平，故B正 确；C、由于要记录小球的运动轨迹，必须重复多次，才能画出几个点，因此为了保证每次平抛的轨迹相 同，所以要求小球每次从同一高度释放，故C正确；D、小球在斜槽上释放的位置离斜槽末端的高度不能太低，故D错误.E、根据平抛运动的特点可知其运动轨迹在竖直平面内，因此在实验前，应使用重锤线调整面板在竖 直平面内，即要求木板平面与小球下落的竖直平面平行，故E正确；F、在白纸上记录斜槽末端槽口的位置。，不能作为小球做平抛运动的起点，故F错误； 故选BCE.在竖直方向上y=gT2，可得时间间隔T =Ay =0.1 八.10 = 0.1s，则小球平抛运动的初速度v = - = 02m/s = 2m/s0 T 0.1小球运动到方点的速度为v =2.5m/s.y ，b点在竖直方向上的分速度V =金= 1.5m/s b 2T 抛出点到b点的运动时间g.水平方向上的位移x1=v/=0.3m，竖直方向上的位移y = 1 gt 2 = 0.1125m2.所以开始做平抛运动的位置坐标x=0.2-0.3=-0.1m=-10cm , y=0.1-0.1125=-0.0125m=-1.25cm；