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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,课时23,必修二实验,实验（6）：探究平抛运动的特点,一、实验原理图,二、基本实验要求,1.,实验目的:,（1）描出平抛物体的运动轨迹。,（2）根据运动轨迹求平抛物体的初速度。,2.,实验原理:,平抛运动可以看作两个分运动的合成,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。在直角坐标系上,它们的位移方程分别表示为,和,令小球做平抛运动,利用追踪法逐点描出小球运动的轨迹,则可画出小球做平抛运动的曲线。建立坐标系后,对曲线上的任一点均可求出其横坐标,、纵坐标,用公式,可求出小球从原点到该点的运动时间,再用公式,则可求出小球做平抛运动的初速度。,3.,实验器材:,坐标纸、金属小球、带有斜槽轨道和方木板的竖直固定支架,、,白纸、图钉、重垂线、三角板、铅笔、刻度尺。,4.,实验步骤:,（1）将带有斜槽轨道和方木板的竖直固定支架固定在实验桌上,轨道末端切线水平。,（2）用图钉将坐标纸固定于竖直木板的左上角,把木板调整到竖直位置,使板面与小球的运动轨迹所在平面平行且靠近,把小球放在槽口处,用铅笔记下小球在槽口（轨道末端）时球心在木板上的投影点,点即为坐标原点,用重垂线画出过坐标原点的竖直线,作为,轴,画出水平方向的,轴。,（3）将小球从斜槽上某一位置由静止滑下,小球从轨道末端射出,先用眼睛粗略确定做平抛运动的小球在某一,值处的,值,然后让小球由同一位置自由滚下,在粗略确定的位置附近用铅笔较准确地描出小球通过的位置,并在坐标纸上记下该点。用同样的方法确定轨迹上其他各点的位置。（不同的器材方法有所不同）,（4）取下坐标纸,将坐标纸上记下的一系列点,用平滑曲线连起来,即得到小球平抛运动轨迹。,（5）从曲线上选取六个不同点,测出它们的坐标值。,（6）根据坐标,结合公式,和,求出小球平抛运动的初速度,并计算其平均值。,5.,数据处理:,（1）判断曲线是否是抛物线:,将所测量的各个点的,、,坐标分别代入,看计算得到的,值在误差允许的范围内是否是一个常数。,建立,坐标系,根据所测量各点的,、,坐标值分别计算出对应的,值和,值,在,坐标系中描点,拟合各点看是否在一条直线上,求出该直线的斜率即为,值。,（2）求平抛运动的初速度:,在平抛运动轨迹上选取,、,、,、,、,、,六个点,测出它们的,、,坐标值。,把测到的坐标值依次代入公式,求出小球平抛的初速度,并计算出平均值。,6.,注意事项:,（1）实验中必须调整斜槽末端的切线水平（检验是否水平的方法是将小球放在斜槽末端任一位置,看其是否能静止）。,（2）方木板必须处于竖直平面内,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由静止滚下。,（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,点较远的一些点来计算初速度。,考点例析,考点1,实验原理和操作,典例1,2019年浙江4月学考,采用如图所示的实验装置做“研究平抛运动”的实验。,（1）,实验时需要下列哪个器材,_,1,_,。,A.,弹簧测力计,B.,重垂线,C.,打点计时器,B,解析,实验时需要重垂线来确定竖直方向，不需要弹簧测力计和打点计时器，故选B。,（2）,做实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球平抛运动的轨迹。下列的一些操作要求，正确的是,_,3,_,。,A.,每次必须由同一位置静止释放小球,B.,每次必须严格地等距离记录小球位置,C.,小球运动时不应与木板上的白纸相接触,D.,记录的点应适当多一些,ACD,解析,实验时每次必须由同一位置静止释放小球，以保证小球到达最低点的速度相同，选项A正确；每次不一定严格地等距离记录小球位置，选项B错误；小球运动时不应与木板上的白纸相接触，否则会改变运动轨迹，选项C正确；记录的点应适当多一些，以减小误差，选项D正确。,（3）,若用频闪摄影方法来验证小球在平抛过程中水平方向是匀速运动，记录下如图所示的频闪照片。在测得,，,，,，,后，需要验证的关系是,_,5,_,。已知频闪周期为,，用下列计算式求得的水平速度，误差较小的是,_,6,_,。,A.,B,.,C,.,D,.,D,解析,因相邻两位置的时间间隔相同，则若小球在平抛过程中水平方向是匀速运动，则满足：,；由小球最后一个位置与第一个位置的水平距离计算求得的水平速度误差较小，则用,计算式求得的水平速度误差较小，故选D。,考点2,实验数据处理,典例2,做“研究平抛运动”实验时,一个实验小组让小球做平抛运动,用频闪照相机对准方格背景照相,拍摄到如图所示的照片,已知每个小方格边长,当地的重力加速度,取,。其中,点处的位置坐标已被污迹覆盖。,（1）,若以拍摄的第一点为坐标原点,水平向右和竖直向下为正方向建立直角坐标系,被拍摄到的小球在,点位置的坐标为,_,8,_,_,_,。,解析,根据平抛运动的特点，水平方向的坐标为,，,竖直方向的坐标为,，,故被拍摄到的小球在,点的位置坐标为,。,（2）,小球平抛的初速度大小为,_,10,_,。,解析,由,得,，,则,。,（3）,另一个实验小组的同学正确地进行实验并正确地描绘了运动轨迹,测量了轨迹上的不同点的坐标值。根据所测到的数据以,为纵轴,以,为横轴,在坐标纸上画出对应的图像,发现图线为过原点的直线,并测出直线斜率为2,则平抛运动的初速度,_,12,_,_,_,_,。,解析,小球做平抛运动，在竖直方向上有,，,水平方向上有,，解得,，,则,图像的斜率,，,解得,。,实验（7）：探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系,一、实验装置图,向心力演示器,二、实验基本要求,1.实验目的：,（1）定性分析向心力大小的影响因素。,（2）学会使用向心力演示器。,（3）探究向心力与质量、角速度、半径的定量关系。,2,.实验原理：,（1）保持两个小球的质量,和角速度,相同，将两球分别放置于长槽和短槽中进行实验，比较向心力,与运动半径,之间的关系。,（2）保持两个小球的质量,和运动半径,相同，用皮带连接半径不同的变速塔轮进行实验，比较向心力,与角速度,之间的关系。,（3）保持运动半径,和角速度,相同，用质量,不同的两个小球进行实验，比较向心力的大小与质量,的关系。,3.实验步骤：,匀速转动手柄，可以使塔轮、长槽和短槽匀速转动，槽内的小球也就随之做匀速圆周运动。这时，小球向外挤压挡板，挡板对小球的反作用力提供了小球做匀速圆周运动的向心力。同时，小球压挡板的力使挡板另一端压缩弹簧测力套筒里的弹簧，弹簧的压缩量可以从标尺上读出，该读数显示了向心力大小。,（1）把两个质量相同的小球放在长槽和短槽上，使它们的转动半径相同。调整塔轮上的皮带，使两个小球的角速度不一样。注意向心力的大小与角速度的关系。,（2）保持两个小球质量不变，增大长槽上小球的转动半径。调整塔轮上的皮带，使两个小球的角速度相同。注意向心力的大小与半径的关系。,（3）换成质量不同的小球，分别使两小球的转动半径相同。调整塔轮上的皮带，使两个小球的角速度也相同。注意向心力的大小与质量的关系。,（4）重复几次以上实验。,4.数据处理：,（1）列,、,数据收集表，把小球在不同半径时测出的向心力填在表中。,（2）列,、,数据收集表，把使用不同质量的小球时测出的向心力填在表中。,（3）列,、,数据收集表，把小球在不同角速度时测出的向心力填在表中。,（4）,为纵坐标，,、,和,分别为横坐标，根据数据作出图像，找出规律。,（5）结论,项目,两球相同的物理量,不同的物理量,实验结论,1,、,2,、,3,、,5.注意事项：,（1）实验前要做好横臂支架的安全检查，检查螺钉是否有松动。,（2）标尺格数比应选择最小格数进行，容易看清格数比。如,，可以选择2格和8格，但最好使用1格和4格。,（3）转动转台时，应先让一个套筒的标尺达到预定的整数格，然后观察另一个套筒的标尺。,（4）实验时，转速应从慢到快。,考点例析,考点1,实验仪器与操作,典例3,控制变量法是物理实验探究的基本方法之一，某实验小组用控制变量法探究向心力大小与质量,、角速度,和半径,之间关系。,（1）,探究向心力大小与质量,之间关系时的不变量是,_,14,_,;,角速度,、,半径,解析,根据,，要研究小球受到的向心力大小与质量,的关系，需控制小球的角速度和转动的半径不变。,（2）,探究向心力大小与角速度,之间关系时的不变量是,_,16,_,。,质量,、,半径,解析,根据,，要研究小球受到的向心力大小与角速度的关系，需控制小球的质量和转动的半径不变。,考点2,实验数据的处理,典例4,如图所示是探究向心力的大小,与质量,、角速度,和半径,之间的关系的实验装置图，转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动。皮带分别套在塔轮2和3上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球,、7分别以不同的角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂8的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力，通过横臂8的杠杆作用使弹簧测力套筒9下降，从而露出标尺10，标尺10上露出的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值。,（1）,现将两小球分别放在两边的槽内，为了探究小球受到的向心力大小和角速度的关系，下列说法中正确的是,_,18,_,。,A.,在小球运动半径相等的情况下，用质量相同的小球做实验,B.,在小球运动半径相等的情况下，用质量不同的小球做实验,C.,在小球运动半径不相等的情况下，用质量不同的小球做实验,D.,在小球运动半径不相等的情况下，用质量相同的小球做实验,A,解析,根据,知，要研究小球受到的向心力大小与角速度的关系，需控制小球的质量和半径不变，所以A正确,，,、,、,错误。,（2）,在该实验中应用了,_,20,_,（选填“理想实验法”“控制变量法”或“等效替代法”）来探究向心力的大小与质量,、角速度,和半径,之间的关系。,控制变量法,解析,由前面分析可以知道该实验采用的是控制变量法。,（3）,当用两个质量相等的小球做实验，且左边小球的轨道半径为右边小球的轨道半径的2倍时，转动时发现右边标尺上露出的红白相间的等分格数为左边的2倍，那么，左边塔轮与右边塔轮之间的角速度之比为,_,22,_,。,解析,根据,知，左边塔轮与右边塔轮之间的角速度之比为,。,实验（8）：验证机械能守恒定律,一、实验原理图,二、基本实验要求,1.,实验目的:,验证机械能守恒定律,2.,实验原理:,让物体自由下落,用刻度尺测出物体下落的高度,求出对应点的瞬时速度,比较重力势能的减少量与动能的增加量,若二者相等,则机械能守恒。,3.,实验器材:,铁架台（带铁夹）、打点计时器、学生电源、导线、带铁夹的重锤、纸带、刻度尺。,4.,实验步骤:,（1）按实验原理图把打点计时器竖直固定在铁架台上,用导线把打点计时器与学生电源连接好。,（2）把纸带的一端在重锤上用夹子固定好,另一端穿过打点计时器限位孔。,（3）用手提着纸带,让重物靠近打点计时器并处于静止状态,然后接通电源,松开纸带,让重物自由落下。重复几次,得到35条打好点的纸带。,（4）在打好点的纸带中挑选出点迹清晰的纸带进行测量,在起始点标上,以后各点依次标上,、,、,、,用刻度尺测出对应下落高度,、,、,、,如图所示。,（5）应用公式,算出各点对应的瞬时速度,、,、,、,、,填入记录表中。,（6）计算各点对应的重力势能减少量,和动能的增加量,进行比较。,5.,数据处理:,（1）方案一:利用起始点和第,点计算。,将测量计算得到的,和,的值代入,和,如果在实验误差允许的条件下,二者相等,则机械能守恒定律是正确的。,（2）方案二:任取两点计算。,任取较远两点,、,测出,算出,算出,的值。,若在实验误差允许的条件下二者相等,则机械能守恒定律是正确的。,（3）方案三:图像法。,从纸带上选取多个点,测量从第一点到其余各点的下落高度,并计算各点速度的平方,然后以,为纵轴,以
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