物理：53《实验：研究平抛运动》PPT

第三节实验：研究平抛运动 课标定位学习目标：1.学会描绘平抛运动轨迹的方法2根据运动轨迹求平抛物体的初速度重点难点：1.描绘小球做平抛运动的轨迹2结合两个方向上的分运动，对实验数据进行处理 三、实验器材斜槽、坐标纸、图钉、方木板、小球、刻度尺、重锤、细线、三角板、铅笔、铁架台 四、实验步骤1安装调整斜槽将坐标纸用图钉钉在竖直的木板的左上角(如图531所示)，用平衡法调整斜槽末端水平，直到将小球轻放在斜槽的平直部分的末端，能使小球在平直轨道上的任意位置静止即可图531 2调整木板，确定坐标原点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运动轨迹所在平面平行靠近，把小球放在槽口处，用铅笔记下小球在槽口时球心在木板上的水平投影点O，用铅笔在纸上把这个点记下来，O点即为坐标原点，再利用重垂线画出通过O点的竖直线 3确定球的位置使小球由斜槽某一位置无初速度滚下，离开水平槽后做平抛运动先用眼睛粗略确定小球的运动轨迹，然后使小球从同一位置无初速度滚下，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 4建坐标系，描绘轨迹取下坐标纸，以过O点的竖直线作为y轴，过O点的水平线作为x轴，最后将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的轨迹 核心要点突破一、数据处理1判断平抛运动的轨迹是不是抛物线 如图532所示，在x轴上作出等距离的几个点A1、A2、A3、，把线段OA1的长度记为l，则OA22l，OA33l，由A1、A2、A3、向下作垂线，其与轨迹交点分别记为M1、M2、M3、，若轨迹是一条抛物线，则各点的y坐标和x坐标之间应该具有yax2的关系(a是待定常量)，用刻度尺测量某点的x、y两个坐标值代入yax2求出a.再测量其他几个点的x、y坐标值，代入yax2，若在误差范围内都满足这个关系式，则这条曲线是一条抛物线图532 特别提醒：(1)计算初速度时，要在平抛运动轨迹上选取距O点远些的点，以使结果更准确(2)利用以上方法确定v0时，要以坐标原点为出发点 二、研究平抛运动时的注意事项和误差分析1误差分析(1)斜槽末端没有调水平，小球离开斜槽后不做平抛运动(2)确定小球运动的位置时不准确(3)量取轨迹上各点坐标时不准确 2注意事项(1)实验中必须调整斜槽末端点的切线水平(检验是否水平的方法是：将小球放在斜槽末端水平部分，将其向两边各轻轻拨动一次，看其是否会加速或减速运动)(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 (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O点较远的一些点来计算初速度 三、获取平抛运动轨迹的其他方法1喷水法如图533所示，倒置的饮料瓶内装着水，瓶塞内插着两根两端开口的细管，其中一根弯成水平，且加上一个很细的喷嘴图533 水从喷嘴中射出，在空中形成弯曲的细水柱，它显示了平抛运动的轨迹将它描在背后的纸上，进行分析处理 2频闪照相法用数码照相机可记录下平抛运动的轨迹，如图534所示由于相邻两帧照片间的时间间隔是相等的，只要测量相邻两照片上小球的水平位移，就很容易判断平抛运动水平方向上的运动特点图534 课堂互动讲练 在做“研究平抛运动”实验时，下列说法正确的是()对器材的安装和实验操作的考查例1 A安装有斜槽的木板时，一定要注意木板是否竖直B安装有斜槽的木板时，只要注意小球不和木板发生摩擦即可C每次实验都要把小球从同一位置由静止释放D实验的目的是描出小球的运动轨迹，分析平抛运动水平分运动的规律 【精讲精析】做本实验必须使斜槽末端切线水平，使钉有坐标纸的木板竖直，以确保小球水平飞出和正确画出坐标轴小球每次从斜槽上同一位置由静止开始滚下，可保证小球初速度不变【答案】ACD 【方法总结】(1)应保持斜槽末端的切线水平，钉有坐标纸的木板竖直，并使小球的运动靠近坐标纸但不接触(2)小球每次必须从斜槽上同一位置无初速度滚下，在斜槽上释放小球的高度应适当，使小球以合适的水平初速度抛出，其轨迹在坐标纸的左上角到右下角间分布，从而减小测量误差 (2011年北京育才中学高一检测)图535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，如果取g10 m/s2，那么：图535根据运动轨迹求初速度例2 (1)闪光频率是_H z；(2)小球运动中水平分速度的大小是_m/s；(3)小球经过B点的速度大小是_m/s. 【答案】(1)10(2)1.5(3)2.5 【方法总结】遇到根据平抛轨迹或平抛物体闪光照片计算初速度时，要注意上方的点不一定是抛出点，解决方法是在竖直方向列出yaT2和水平方向列出xv0T求解 实验原理及方法的理解和迁移 某同学设计了一个研究平抛运动的实验实验装置示意图如图536甲所示，A是一块平面木板，在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽(图甲中P0P0、P1P1)，槽间距离均为d.把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板B上实验时依次将B板插入A板的各插槽中，每次让小球从斜槽的同一位置由静止释放每打完一点后，把B板插入后一槽中并同时向纸面内侧平移距离d.实验得到小球在白纸上打下的若干痕迹点如图乙所示例3 图536 (1)实验前应对实验装置反复调节，直到_每次让球从同一位置由静止释放是为了_(2)每次将B板向内侧平移距离d，是为了_(3)在图乙中绘出小球做平抛运动的轨迹【思路点拨】解答本题时应把握平抛运动的两个分运动特点：(1)水平方向做匀速直线运动；(2)竖直方向做自由落体运动 【精讲精析】(1)研究平抛运动的规律，首要的一点是使小球沿水平方向抛出所以实验前要反复调节斜槽，使斜槽的末端处于水平状态，并使板A水平，插槽P0P0垂直斜槽并在斜槽末端正下方释放小球时，每次要使小球从斜槽的同一位置滑下的主要原因是使小球每次抛出时具有相同的水平初速度v0. (2)实验过程中，竖直木板在后移d的同时也侧向移动d，是为了每次让小球的落点不在记录纸面的竖直线上，而在侧移了的平面上，使记录纸上每两点间的水平距离等于小球在水平方向实际运动的距离由水平方向的匀速直线运动研究竖直方向的运动规律 图537(3)小球的平抛运动轨迹如图537所示【答案】(1)斜槽末端水平、A板水平、插槽P0P0垂直斜槽并在斜槽末端正下方使小球每次抛出时具有相同的水平速度v0(2)使记录纸上每两点之间的水平距离等于小球在水平方向实际运动的距离(3)见精讲精析图 【策略点睛】对平抛运动的特点和基本规律要有正确的把握首先，平抛运动是匀变速曲线运动，加速度为g，竖直向下；其次，平抛运动可以分解成水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动这些知识如果把握到位，很多问题就会迎刃而解