资源描述
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,*,*,*,自主学习,一、实验原理,平抛物体的运动可以看作是两个分运动的合运动：一个是水平方向的,运动，另一个是竖直方向的,运动使小球做平抛运动，利用描迹法描出小球的运动轨迹，即小球做平抛运动的曲线，建立坐标系，测出曲线上的某一点的坐标,x,和,y,，根据重力加速度,g,的数值，利用公式,y,gt,2,/2，求出小球的飞行时间,t,，再利用,匀速直线,自由落体,公式,x,v,0,t,，求出小球的水平分速度，即为小球做平抛运动的初速度,二、实验器材,斜槽,，竖直固定在铁架台上的木板，铅笔，白纸，图钉，小球，,，重垂线,三、实验步骤,1安装调整斜槽：用图钉把白纸钉在竖直板上，在木板的左上角固定斜槽，可用平衡法调整斜槽，即将小球轻放在斜槽平直部分的末端处，能使小球在平直轨道上的,位置静止，就表明斜槽末端的水平已调好,刻度尺,任意,2调整木板：用悬挂在槽口的重垂线把木板调整到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直面平行然后把重垂线方向记录到钉在木板上的白纸上，固定木板，使在重复实验的过程中，木板与斜槽的相对位置保持不变,3确定坐标原点,O,：把小球放在槽口处，用铅笔记下球在槽口时球心在木板上的,，,O,点即为坐标原点,水平投影点,O,4描绘运动轨迹：让小球从斜槽上一个,位置自由下滑，用眼睛粗略地确定做平抛运动的小球在某一,x,值处(如,x,1cm)的,y,值，再用铅笔较准确地确定小球通过的位置，并在坐标纸上记下这一点,用同样的方法，找出小球平抛轨迹上的一系列位置,用平滑的曲线把所记下的小球通过的位置连接起来就得出小球做平抛运动的轨迹,确定的,5测量记录数据：以,O,点为原点画出竖直向下的,y,轴和水平向右的,x,轴，并在曲线上选取,A,、,B,、,C,、,D,、,E,、,F,六个不同的点，用刻度尺和三角板测出它们的坐标,x,和,y,，记录在设计的表格内,6计算初速度：用公式,和,计算出小球的初速度,v,0,，最后计算出,v,0,的平均值，并将有关数据记入表格内,x,v,0,t,y,gt,2,深化拓展,一、实验注意事项,1实验中必须保持通过斜槽末端点的切线水平，木板必须处在竖直面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行，并使小球的运动靠近图板但不接触,2小球必须每次从斜槽上同一位置由静止滚下，即在斜槽上固定一个挡板，每次都从挡板位置释放小球,3坐标原点(小球做平抛运动的起点)不是槽口的端点，应是小球在槽口时，球心在木板上的水平投影点,4要在斜槽上适当的高度释放小球，使它以适当的水平初速度抛出，其轨迹由图板左上角到达右下角；要在平抛轨迹上选取距,O,点远一些的点来计算小球的初速度，这样可以减小测量误差,二、实验误差分析,1安装斜槽时，其末端不水平,2小球做平抛运动受空气阻力影响，宜用密度大的金属小球,3小球每次滚下的初位置不尽相同,4建立坐标系时，可能误将斜槽末端端口作为坐标原点,针对训练,图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图，图乙是实验后在白纸上作的图和所测数据,(1)在图甲上标出,O,点及,Ox,轴、,Oy,轴，并说明这两条坐标轴是如何作出的,(2)说明判断槽口切线是否水平的方法,(3)实验过程中释放小球时应注意什么？,(4)根据图乙中给出的数据，计算出此平抛运动的初速度,v,0,.(取,g,9.8m/s,2,),答案：,(1)利用拴在槽口处的重垂线作出,Oy,轴，,Ox,轴与,Oy,轴垂直,(2)将小球放在槽口的水平部分，小球既不向里滚，也不向外滚，说明槽口末端是水平的,(3)应注意每次小球都从轨道同一位置由静止释放,(4)利用,B,点进行计算,【例1】,在做研究平抛运动的实验时，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,(1)为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出一些操作要求，将你认为正确的选项的字母代号填在横线上：_.,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必须不同,c每次必须由静止释放小球,d记录小球位置时每次改变的,x,值必须相同,e小球运动时不应与木板上的坐标纸相接触,f取下坐标纸，将球的各位置用直尺将点连成折线,(2)若用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长为,L,1.25cm，小球在平抛运动途中的几个位置如图中的,a,、,b,、,c,、,d,所示，则小球平抛的初速度的计算式为,v,0,_(用,L,、,g,表示)，其值是_；小球在,b,点的速度大小为_(取,g,9.8m/s,2,),思路点拔,(1)在探究过程中要注意到平抛运动规律的特点等时性、独立性、竖直方向做自由落体运动等等，才能有效地做好实验(2)在竖直方向上满足匀变速运动的一切规律，在水平方向相等时间经过的位移相等,解析,(1)只有斜槽的末端保持水平，小球才具有水平初速度，其运动才是平抛运动，故a对；每次从斜槽上同一高度处由静止释放小球，是为了使小球有相同的初速度，故b错，c对；如果小球在运动过程中与木板上的坐标纸接触，就会改变它的运动，便不是平抛运动，故e对；对d选项，每次改变的,x,值不一定相同；对f选项，不应连成折线，应连成平滑的曲线,(2)因小球在水平方向的运动为匀速直线运动，由图中可看出相邻两点的水平位移均为2,L,，故每相邻两点之间的时间间隔是相等的，设为,T,，由于平抛运动在竖直方向是自由落体运动，在水平方向是匀速直线运动，根据运动学知识可知：,小球在,b,点的竖直分速度 (利用中间时刻的瞬时速度等于整段时间的平均速度规律)，小球在,b,点的速度,总结提升,对实验中实验原理的理解和实验器材的正确使用是做好实验必需的，对于第(2)问，求平抛物体的初速度，要注意观察图中,a,、,b,、,c,、,d,的位置关系，可以看出：相邻两点间的水平位移相等，竖直位移之比为123，从而可断定,a,点不是抛出点，不能用,来求初速度平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动，所以通常由匀加速直线运动在连续相等的时间内的位移差是一个常量，即,s,at,2,这个推论来求时间,(2009全国),某同学利用图1所示装置做“研究平抛运动”的实验，根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹，但不慎将画有轨迹图线的坐标纸丢失了一部分，剩余部分如图2所示图2中水平方向与竖直方向每小格的长度均代表0.10m，,P,1,、,P,2,和,P,3,是轨迹图线上的3个点，,P,1,和,P,2,、,P,2,和,P,3,之间的水平距离相等,完成下列填空：(重力加速度取9.8m/s,2,),(1)设,P,1,、,P,2,和,P,3,的横坐标分别为,x,1,、,x,2,和,x,3,，纵坐标分别为,y,1,、,y,2,和,y,3,.从图2中可读出|,y,1,y,2,|_m，|,y,1,y,3,|_m，|,x,1,x,2,|_m(保留两位小数),(2)若已测知抛出后小球在水平方向上做匀速运动，利用(1)中读取的数据，求出小球从,P,1,运动到,P,2,所用的时间为_s，小球抛出后的水平速度为_m/s(均可用根号表示),(3)已测得小球抛出前下滑的高度为0.50m，设,E,1,和,E,2,分别为开始下滑时和抛出时的机械能，则小球从开始下滑到抛出的过程中机械能的相对损失 100%_%(保留两位有效数字),解析：,本题主要考查平抛运动实验，验证机械能守恒等知识点；意在考查考生的实验操作能力，读取数据和数据处理能力及处理实际问题的能力,(1)由图中直接读数得|,y,1,y,2,|0.61m，|,y,1,y,3,|1.61m，|,x,3,x,2,|,x,2,x,1,|6,0.100.60(m),(2)因为平抛运动是由水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动组成，由于 可以断定,P,1,不是平抛起点，且竖直方向前面还有一段位移一定为,h,1,0.20m，,所以由,P,1,运动到,P,2,的时间也为0.2s，平抛初速度,(3),E,1,mgh,，,则小球从开始下滑到抛出的过程中机械能的相对损失为,答案：,(1)0.611.610.60(2)0.203.0(3)8.2,【例2】,在“研究平抛物体的运动”实验中，某同学在建立直角坐标系时，如图所示有一处失误，假设他在安装实验装置和进行其他操作时准确无误,(1)观察图可知，他的失误之处是：_,(2)他根据记录建立坐标系，运用所学实验原理测得的平抛初速度值与其真实值相比_(选填“偏大”、“相等”或“偏小”),解析,(1)由图可以看出该同学错误地将坐标原点取在槽口处，坐标系原点应建立在飞离斜槽口的小球重心处，即在槽口上方,r,(,r,为球半径)处,(2)由于坐标原点偏下，所以在计算飞行时间时,偏小，而,应比真实值偏大,答案,(1)见解析(2)偏大,总结提升,本实验的目的之一是研究平抛运动的竖直方向与水平方向的运动性质其次是熟悉平抛运动的性质，掌握对实验数据的处理方法,请同学们认真完成课后强化作业,
展开阅读全文