实验：研究平抛运动

实验：研究平抛运动目标定位1.学会用实验的方法描绘平抛运动的轨迹.2.能根据运动轨迹求平抛运动的初速度. 1 预习导学 梳理识记点拨 2 课堂讲义 理解深化探究3 对点练习 巩固应用反馈 3 第4讲实验：研究平抛运动 一、实验原理 v0t 4 第4讲实验：研究平抛运动 想一想描绘小球的运动轨迹有哪些方法？答案描绘轨迹可以采用的方法有斜面小槽法、喷水法和频闪照相法. 5 第4讲实验：研究平抛运动 二、实验器材(以斜面小槽法为例)斜槽(带小球)、木板及竖直固定支架、白纸、图钉、 、三角板、铅笔、 . 重垂线刻度尺 一、实验步骤(以斜面小槽法为例)1.按图1甲所示安装实验装置，使斜槽末端水平(小球在斜槽末端点恰好静止) 图1 7 第4讲实验：研究平抛运动 2.以水平槽末端端口上小球球心位置为坐标原点O，过O点画出竖直的y轴和水平的x轴.3.使小球从斜槽上同一位置由静止滚下，把笔尖放在小球可能经过的位置上，如果小球运动中碰到笔尖，就用铅笔在该位置画上一点.用同样方法，在小球运动路线上描下若干点.4.将白纸从木板上取下，从O点开始通过画出的若干点描出一条平滑的曲线，如图乙所示. 8 第4讲实验：研究平抛运动 二、数据处理1.平抛轨迹完整(即含有抛出点)在轨迹上任取一点，测出该点离原点的水平位移x及竖直位移y，就可求出初速度v0. 9 第4讲实验：研究平抛运动 2.平抛轨迹残缺(即无抛出点) 如图2所示，在轨迹上任取三点A、B、C，使A、B间及B、C间的水平距离相等，由平抛运动的规律可知，A、B间与B、C间所用时间相等，设为t，则hhBChABgt2 图2 10 第4讲实验：研究平抛运动 三、注意事项1.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，若小球静止，则斜槽末端水平).2.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.3.小球每次必须从斜槽上同一位置滚下. 11 第4讲实验：研究平抛运动 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，以使小球做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O点较远的一些点来计算初速度. 12 第4讲实验：研究平抛运动 例1在“ 研究平抛运动” 的实验中，可以描绘平抛物体运动轨迹和求物体的平抛初速度.实验简要步骤如下：A.让小球多次从_位置上滚下，记下小球运动途中经过的一系列位置；B.安装好器材，注意斜槽末端水平和木板竖直，记下小球在斜槽末端时球心在木板上的投影点O和过O点的竖直线，检测斜槽末端水平的方法是_. 13 第4讲实验：研究平抛运动 C.测出曲线上某点的坐标x、y，用v0_算出该小球的平抛初速度，实验需要对多个点求v0的值，然后求它们的平均值.D.取下白纸，以O为原点，以过O点的竖直线为y轴，水平线为x轴建立坐标系，用平滑曲线画平抛轨迹.上述实验步骤的合理顺序是_(只排列序号即可). 14 第4讲实验：研究平抛运动 解析A项中要记下小球运动途中经过的一系列位置，不可能在一次平抛中完成，每一次平抛一般只能确定一个位置，要确定多个位置，要求小球每次的轨迹重合，小球开始平抛时的初速度必须相同，因此小球每次必须从同一位置上滚下.B项中用平衡法，即将小球放到斜槽末端任一位置，如果斜槽末端是水平的，小球受到的支持力和重力是平衡的.小球不会滚动.如果斜槽末端不是水平的，小球将发生滚动. 15 第4讲实验：研究平抛运动 16 第4讲实验：研究平抛运动 例2在“ 研究平抛物体运动” 的实验中，某同学记录了运动轨迹上三点A、B、C，如图3所示.以A为坐标原点，建立坐标系，各点坐标值已在图中标出，则小球平抛初速度大小为_m /s；小球做平抛运动的初始位置坐标为(_m 、_m ).图3 17 第4讲实验：研究平抛运动答案10.100.05 18 第4讲实验：研究平抛运动 例3在研究平抛运动的实验中，为了确定小球在不同时刻所通过的位置，实验时用如图4所示的装置，先将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平木板表面钉上复写纸和白纸，并将该木板竖直立于槽口附近.使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球图4 19 第4讲实验：研究平抛运动 撞到木板并在白纸上留下痕迹A；将木板向远离槽口方向平移距离x，再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞在木板上得到痕迹B；将木板再向远离槽口方向平移距离x，小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，得到痕迹C.若测得木板每次移动的距离均为x10.00 cm .A、B间距离y14.78 cm ，B、C间距离y214.58 cm .(g取9.80 m /s2) 20 第4讲实验：研究平抛运动 (1)根据以上直接测量的物理量求得小球的初速度为v0_(用题中所给字母表示). 21 第4讲实验：研究平抛运动 (2)小球的初速度的测量值为_ m /s.解析将已知数据代入可得v01.0 m /s.1.0 1.如图5所示为用频闪摄影方法拍摄的研究物体做平抛运动规律的照片.图中A、B、C为三个同时由同一点出发的小球，AA 为A球在光滑水平面上以速度v运动的轨迹，BB 为B球以速度v被水平抛出后的运动轨迹；CC 为C球自由下落的运动轨迹.通过分析上述三条轨迹可得出结论：_.图5 23 第4讲实验：研究平抛运动 解析将B球与A球相比较，可以看出在同一时刻，在水平方向上B球与A球在相同位置，说明B球水平方向上与A球的运动是相同的，即B球在水平方向上做匀速直线运动；将B球与C球的运动相比较，在同一时刻B球在竖直方向上的位置与C球是相同的，即在竖直方向上B球与C球的运动是相同的，即在竖直方向上B球做自由落体运动.答案做平抛运动的物体在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做自由落体运动 24 第4讲实验：研究平抛运动 2.(1)研究平抛运动，下面哪些做法可以减小实验误差()A.使用密度大、体积小的钢球B.尽量减小钢球与斜槽间的摩擦C.实验时，让小球每次都从同一高度由静止开始滚下D.使斜槽末端切线保持水平 25 第4讲实验：研究平抛运动 解析研究平抛运动时，钢球体积越小，所受空气阻力越小，并且记录小球通过的位置越准确，A正确；小球每次从斜槽上的同一位置由静止开始滚下，可保证小球的初速度不变，与钢球和斜槽间的摩擦无关，B错误，C正确；实验时必须使斜槽末端的切线水平，以确保小球水平飞出做平抛运动，D正确.答案ACD 26 第4讲实验：研究平抛运动 (2)某同学在做“ 研究平抛运动” 的实验中，忘记记下小球做平抛运动的起点位置O，A为小球运动一段时间后的位置，根据如图6所示，求出小球做平抛运动的初速度为_m /s.图6 27 第4讲实验：研究平抛运动 解析因为xABxBC0.20 m ，所以小球从A运动到B和从B运动到C的时间相同，设此时间为t.据yBCyABgt2得答案2.0 28 第4讲实验：研究平抛运动 3.如图7所示为一小球做平抛运动的闪光照相照片的一部分，图中背景方格的边长均为5 cm ，如果g取10 m /s2，那么：图7 29 第4讲实验：研究平抛运动 (1)照相机的闪光频率是_Hz；解析因为xABxBC，所以tABtBC.在竖直方向上，由ygT2得50.0530.0510T2，解得T0.1 s故闪光频率为10 Hz. 10 30 第4讲实验：研究平抛运动 (2)小球运动中水平分速度的大小是_ m /s；1.5(3)小球经过B点时的速度大小是_ m /s.2.5