《实验：探究平抛运动的特点》抛体运动课件

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,11/5/2019,#,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,2019/11/5,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,二级,三级,四级,五级,2020-06-13,#,3.,实验,:,探究平抛运动的特点,3.实验:探究平抛运动的特点,【,实验目的,】,1.,用实验的方法描出平抛运动的轨迹。,2.,判断平抛运动的轨迹是否为抛物线。,3.,根据平抛运动的轨迹求其初速度。,【实验目的】,【,实验目的,】,斜槽,_,白纸,小球,图钉,铅笔,有孔的,卡片,刻度尺,重垂线,平抛运动实验器,【实验目的】平抛运动实验器,【,实验器材,】,1.,实验的基本思想,_,。,2.,实验原理,:,(1),用卡位法描点并绘制小球平抛运动的轨迹。,(2),建立坐标系,测出轨迹上某点的坐标,x,、,y,据,x=_,y=_,得初速度,v,0,=_,。,控制变量法,v,0,t,【实验器材】控制变量法v0t,【,实验过程,】,一、实验步骤,1.,安装实验器材,:,(1),将带有斜槽的平抛运动实验器置于桌面上,装好平抛轨道,调整斜槽末端切线水平,;,然后,调节调平螺丝,观察重垂线或气泡水准,使面板处于竖直平面内,卡好定位板,装置如图所示。,【实验过程】,(2),给描迹记录纸衬垫一张复写纸或打字蜡纸,紧贴记录面板用压纸板固定在面板上。,2.,建立坐标系,:,把小球放在槽口处,用铅笔记下小球在槽口,(,斜槽末端,),时球心所在描迹记录纸的投影点,O,O,点即为坐标原点,用重垂线画出过坐标原点的竖直线,作为,y,轴,画出过坐标原点水平向右的直线,作为,x,轴。,(2)给描迹记录纸衬垫一张复写纸或打字蜡纸,紧贴记录面板用压,3.,确定小球的位置,:,(1),把接球挡板拉到最上方一格的位置。,(2),将定位板定在某一位置固定好,小球紧靠定位板由静止释放,小球沿轨道向下运动,以一定的初速度由轨道的平直部分水平抛出。,(3),下落的小球打在向记录面板倾斜的接球挡板上,同时在记录面板上留下一个印迹点。,3.确定小球的位置:,(4),再将接球挡板向下拉一格,重复上述操作方法,打出第二个印迹点,如此继续下拉接球挡板,直至最低点,即可得到平抛的小球下落时的一系列印迹点。,4.,描点得轨迹,:,取下描迹记录纸,将描迹记录纸记下的一系列点用平滑曲线连起来,即得到小球做平抛运动的轨迹。,(4)再将接球挡板向下拉一格,重复上述操作方法,打出第二个印,【,思考,讨论,】,除上述获得小球做平抛运动的轨迹的方法外,还可以如何获取平抛运动的轨迹,?(,科学探究,),提示,:,利用频闪照相法和喷水法获取平抛运动的轨迹。,【思考讨论】,二、数据处理,1.,判断平抛运动的轨迹是否为抛物线,:,在,x,轴上作出等距离的几个点,A,1,、,A,2,、,A,3,向下作垂线,垂线与抛体轨迹的交点记为,M,1,、,M,2,、,M,3,用刻度尺测量各点的坐标,(x,y),。,二、数据处理,(1),代数计算法,:,将某点,(,如,M,3,点,),的坐标,(x,y),代入,y=ax,2,求出常数,a,再将其他点的坐标代入此关系式看看等式是否成立,若等式对各点的坐标都近似成立,则说明描绘得出的曲线为抛物线。,(1)代数计算法:将某点(如M3点)的坐标(x,y)代入y=,(2),图像法,:,建立,y-x,2,坐标系,根据所测量的各个点的,x,坐标值计算出对应的,x,2,值,在坐标系中描点,连接各点看是否在一条直线上,若大致在一条直线上,则说明平抛运动的轨迹是抛物线。,(2)图像法:建立y-x2坐标系,根据所测量的各个点的x坐,2.,计算初速度,:,在小球平抛运动轨迹上选取分布均匀的,六个点,A,、,B,、,C,、,D,、,E,、,F,用刻度尺、三角板测出,它们的坐标,(x,y),并记录在下面的表格中,已知,g,值,利,用公式,y=gt,2,和,x=v,0,t,求出小球做平抛运动的初速度,v,0,最后算出,v,0,的平均值。,2.计算初速度:在小球平抛运动轨迹上选取分布均匀的,实验：探究平抛运动的特点抛体运动课件,【,思考,讨论,】,如何获取以下物体平抛运动的初速度,?(,科学思维,),【思考讨论】,提示,:,在竖直方向上,根据,y=2L=gT,2,得相等的时间间,隔为,:T=,物体平抛运动的初速度为,:v,0,=3,。,提示:在竖直方向上,根据y=2L=gT2得相等的时间间,【,误差分析,】,1.,用轨迹法时斜槽末端没有水平,使得小球离开斜槽后不做平抛运动。,2.,描点不准确。,3.,在轨迹上量取某点坐标,(x,y),时出现误差。,【误差分析】,【,注意事项,】,1.,斜槽安装,:,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,若没有明显的运动倾向,斜槽末端的切线就水平了。,2.,方木板固定,:,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。,【注意事项】,3.,小球释放,:,(1),小球每次必须从斜槽上同一位置滚下。,(2),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。,4.,坐标原点,:,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。,3.小球释放:,5.,初速度的计算,:,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。,5.初速度的计算:在轨迹上选取离坐标原点O点较远的一些点来计,【,思考,讨论,】,如图所示是此装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片,由照片可以判断实验操作错误的原因是什么,?(,科学探究,),【思考讨论】,提示,:,斜槽末端没有调节切线水平。,提示:斜槽末端没有调节切线水平。,类型一实验原理及操作,【,典例,1】,用如图,1,所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道,PQ,滑下后从,Q,点飞出,落在水平挡板,MN,上。由于挡板靠近硬板一侧较低,钢球落在挡板上时,钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板,重新释放钢球,如此重复,白纸上将留下一系列痕迹点。,类型一实验原理及操作,实验：探究平抛运动的特点抛体运动课件,(1),下列实验条件必须满足的有,_,。,A.,斜槽轨道光滑,B.,斜槽轨道末段水平,C.,挡板高度等间距变化,D.,每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球,(1)下列实验条件必须满足的有_。,(2),为定量研究,建立以水平方向为,x,轴、竖直方向为,y,轴的坐标系。,a.,取平抛运动的起始点为坐标原点,将钢球静置于,Q,点,钢球的,_(,选填“最上端”“最下端”或“球心”,),对应白纸上的位置即为原点,;,在确定,y,轴时,_(,选填“需要”或“不需要”,)y,轴与重垂线平行。,(2)为定量研究,建立以水平方向为x轴、竖直方向为y轴的坐标,b.,若遗漏记录平抛轨迹的起始点,也可按下述方法处理,数据,:,如图,2,所示,在轨迹上取,A,、,B,、,C,三点,AB,和,BC,的水,平间距相等且均为,x,测得,AB,和,BC,的竖直间距分别是,y,1,和,y,2,则,_,(,选填“大于”“等于”或,“小于”,),。可求得钢球平抛的初速度,v,0,大小为,_(,已知当地重力加速度为,g,结果用,上述字母表示,),。,b.若遗漏记录平抛轨迹的起始点,也可按下述方法处理,实验：探究平抛运动的特点抛体运动课件,(3),为了得到平抛物体的运动轨迹,同学们还提出了以下三种方案,其中可行的是,_,。,A.,从细管水平喷出稳定的细水柱,拍摄照片,即可得到平抛运动轨迹,B.,用频闪照相法在同一底片上记录平抛钢球在不同时刻的位置,平滑连接各位置,即可得到平抛运动轨迹,(3)为了得到平抛物体的运动轨迹,同学们还提出了以下三种方案,C.,将铅笔垂直于竖直的白纸板放置,笔尖紧靠白纸板,铅笔以一定初速度水平抛出,将会在白纸上留下笔尖的平抛运动轨迹,C.将铅笔垂直于竖直的白纸板放置,笔尖紧靠白纸板,铅笔以一定,【,解析,】,根据平抛运动的规律,:,水平方向匀速直线运动,竖直方向自由落体运动解答。,(1),本实验中要保证钢球飞出斜槽末端时的速度水平,即钢球做平抛运动,且每次飞出时的速度应相同,所以只要每次将钢球从斜槽上同一位置由静止释放即可,故,B,、,D,正确,;,【解析】根据平抛运动的规律:水平方向匀速直线运动,竖直方向自,(2)a.,平抛运动的起始点应为钢球静置于,Q,点时,钢球的,球心对应纸上的位置,由于平抛运动在竖直方向做自由,落体运动,所以在确定,y,轴时需要,y,轴与重垂线平行,;,b.,由初速度为零的匀加速直线运动规律即在相等时间,间隔内所通过的位移之比为,1,3,5,7,可知,由于,A,点不是抛出点,所以,;,设,AB,BC,间所用的时间为,(2)a.平抛运动的起始点应为钢球静置于Q点时,钢球的,T,竖直方向有,:y,2,-y,1,=gT,2,水平方向有,:x=v,0,T,联立解,得,:v,0,=x ;,T,竖直方向有:y2-y1=gT2,水平方向有:x=v0T,(3),细管,A,始终在水面之下,B,就会喷出,稳定的细水柱,故可行。,A,正确,;,用频闪照相法在同一底片上记录钢球,不同时刻的位置即平抛运动的轨迹上的点,平滑连接在,一起即为平抛运动轨迹,所以此方案可行,B,正确,;,将铅,笔垂直于竖直的白板放置,以一定初速度水平抛出,笔,尖与白纸间有摩擦阻力,所以铅笔做的不是平抛运动,(3)细管A始终在水面之下,B就会喷出,故此方案不可行,C,错误。,答案,:,(1)B,、,D,(2)a.,球心需要,b.,大于,x,(3)A,、,B,故此方案不可行,C错误。,类型二数据处理,【,典例,2】,(1),在“研究平抛物体的运动”的实验中,为减小空气阻力对小球的影响,选择小球时,应选择下列的,_,。,A.,实心小铁球,B.,空心铁球,C.,实心小木球,D.,以上三种球都可以,类型二数据处理,(2),在研究平抛运动的实验中,斜槽末端要,_,且要求小球要从,_,释放,现用一张印有小方格的纸记录轨迹,小方格边长,L=2.5 cm,若小球在平抛运动途中的几个位置如图所示,小球由,A,到,B,位置的时间间隔为,_s,小球平抛的初速度大小为,_m/s,。小球在,B,点的速度为,_m/s,。,(2)在研究平抛运动的实验中,斜槽末端要_,实验：探究平抛运动的特点抛体运动课件,【,解析,】,(1),为了减小空气阻力对小球的影响,要选择,体积较小质量较大的小球,故选实心小铁球,故,A,正,确,B,、,C,、,D,错误,;,(2),在研究平抛运动的实验中,为保证小球做平抛运动,斜槽末端要水平,为保证每次运动轨迹相同要求小球从,同一位置释放,小球竖直方向做自由落体运动,【解析】(1)为了减小空气阻力对小球的影响,要选择,有,:,h=gT,2,即为,:L=gT,2,得,:T=s=0.05 s,。,小球初速度为,:,v,0,=m/s=1 m/s;,B,位置竖直方向速度为,:,有:h=gT2,即为:L=gT2,v,y,=m/s=0.75 m/s;,则,B,点的速度为,:,v,B,=m/s=1.25 m/s,。,答案,:,(1)A,(2),切线水平同一位置,0.05,1,1.25,vy=m/s=0.75 m/s;,类型三实验创新,【,典例,3】,如图所示,请利用频闪照相的方法,设计实验方案测量平抛运动的速度。,类型三实验创新,1.,实验创新思路,:,改进平抛运动轨迹上点迹的确定方,式。,2.,实验步骤,:,(1),按照如图所示的装置组装实验器材,并调节,_,_,。,(2),让小球从斜槽上某点由,_,从斜槽末端开始,做平抛运动。,斜槽末,端切线水平,静止释放,1.实验创新思路:改进平抛运动轨迹上点迹的确定方斜槽末端切线,(3),由频闪照相法记录小球在不同时刻的位置。,(4),用平滑的轨迹将小球的位置连起来。,(5),以抛出点为坐标原点,沿水平和竖直方向