高中物理 第5章 第3节 研究平抛运动课件 新人教版必修2

研究平抛运动1.通过实验获得物体做平抛运动的轨迹。2.通过轨迹研究平抛运动的速度。 第3节重点重点1.如何设计实验。 2.如何处理实验数据。 3.通过实验处理结果加深对平抛运动的理解。难点难点描绘平抛物体运动的轨迹，利用轨迹求解初速度。重点难点重点难点1.实验实验目的目的：（1）通过通过实验获得物体做平抛运动的轨迹。实验获得物体做平抛运动的轨迹。（2）通过通过轨迹研究平抛运动的特点，求解平抛运动的初速度轨迹研究平抛运动的特点，求解平抛运动的初速度。2.实验实验原理原理：利用实验室的斜面小槽等器材装配如：利用实验室的斜面小槽等器材装配如图所图所示的装置。示的装置。让钢球从斜槽上同一位置滚下，钢球在空中做平抛运动的轨迹就让钢球从斜槽上同一位置滚下，钢球在空中做平抛运动的轨迹就是一定的。设法用铅笔描出小球经过的位置。通过多次实验，在是一定的。设法用铅笔描出小球经过的位置。通过多次实验，在竖直白纸上记录钢球所经过的多个位置，连起来就得到钢球做平竖直白纸上记录钢球所经过的多个位置，连起来就得到钢球做平抛运动的轨迹抛运动的轨迹。一、一、实验实验目的和原理目的和原理二、二、研究平抛运动所需实验器材及实验步骤研究平抛运动所需实验器材及实验步骤实验步骤实验步骤（解决方案）（解决方案）：1.安装调整斜槽：用图钉把白纸钉在竖直木板上，在木板安装调整斜槽：用图钉把白纸钉在竖直木板上，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轨道上，如小球能在任意位置静止，就在斜槽平直部分的轨道上，如小球能在任意位置静止，就表明水平程度已调好。表明水平程度已调好。2.调整木板：用悬挂在槽口的重垂线把木板调整到竖直方调整木板：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。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：把小球放在槽口处，用铅笔记下小球在确定坐标原点：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槽口时球心在木板上的水平投影点O，O即为坐标原点。即为坐标原点。4.描绘运动轨迹：用铅笔的笔尖轻轻地靠在木板的平面上描绘运动轨迹：用铅笔的笔尖轻轻地靠在木板的平面上，不断调整笔尖的位置，使从斜槽上滚下的小球正好碰到，不断调整笔尖的位置，使从斜槽上滚下的小球正好碰到笔尖，然后就用铅笔在该处白纸上点上一个黑点，这就记笔尖，然后就用铅笔在该处白纸上点上一个黑点，这就记下了小球球心所对应的位置。保证小球每次从槽上开始滚下了小球球心所对应的位置。保证小球每次从槽上开始滚下的位置都相同，用同样的方法可找出小球平抛轨迹上的下的位置都相同，用同样的方法可找出小球平抛轨迹上的一系列位置。取下白纸，用平滑的曲线把这些位置连接起一系列位置。取下白纸，用平滑的曲线把这些位置连接起来即得小球做平抛运动的轨迹。来即得小球做平抛运动的轨迹。典型典型例题例题例例1 1 在在“探究平抛运动的规律探究平抛运动的规律”的实验的实验中，可以描绘出小球平抛运动的轨迹，中，可以描绘出小球平抛运动的轨迹，实验简要步骤如下：实验简要步骤如下：A.让小球多次从让小球多次从 位置上由静止滚下，记下小球碰位置上由静止滚下，记下小球碰到铅笔笔尖的一系列位置。到铅笔笔尖的一系列位置。B.按图安装好器材，保证斜槽按图安装好器材，保证斜槽 ，记下平抛初位置，记下平抛初位置O点和过点和过O点的竖直线。点的竖直线。C.取下白纸，以取下白纸，以O为原点，以竖直线为为原点，以竖直线为y轴建立坐标系，轴建立坐标系，用平滑曲线画出平抛运动物体的轨迹。用平滑曲线画出平抛运动物体的轨迹。（1）完成上述步骤，将正确的答案填在横线上。）完成上述步骤，将正确的答案填在横线上。（2）上述实验步骤的合理顺序是）上述实验步骤的合理顺序是 。解析：解析：（1）A中为了保证小球每次平抛的初速度相同，应让小球从同一位置滚下。B中为了保证小球做平抛运动，要注意斜槽末端切线水平。（2）上述实验步骤的合理顺序是B、A、C。 答案：答案：（1）同一 末端切线水平 （2）B、A、C三、三、数据处理数据处理1.1.如何判断平抛运动的轨迹是不是抛物线？如何判断平抛运动的轨迹是不是抛物线？三、三、数据处理数据处理2 2. .如图所示，请根据下列提示思考，如图所示，请根据下列提示思考，计算平抛物体的初速度。计算平抛物体的初速度。（1）测量初速度时需要测量的物理量有哪些？）测量初速度时需要测量的物理量有哪些？（2）如何推导平抛运动初速度的表达式？）如何推导平抛运动初速度的表达式？（3）计算平抛运动的初速度。）计算平抛运动的初速度。三、三、数据处理数据处理典型典型例题例题典型典型例题例题四、四、实验特别要注意的问题实验特别要注意的问题1.实验中要保证通过斜槽末端点的切线水平，方木板必须处在竖直平实验中要保证通过斜槽末端点的切线水平，方木板必须处在竖直平面内，且与小球运动轨迹所在竖直平面平行，并使小球的运动靠近面内，且与小球运动轨迹所在竖直平面平行，并使小球的运动靠近木板但不接触。木板但不接触。2.小球必须每次从斜槽上同一位置由静止开始滚下，为此，可在斜槽小球必须每次从斜槽上同一位置由静止开始滚下，为此，可在斜槽上某一位置固定一个挡板。上某一位置固定一个挡板。3.坐标原点（小球做平抛运动的起点）不是槽口的端点，而应是小球坐标原点（小球做平抛运动的起点）不是槽口的端点，而应是小球在槽口时球的球心在木板上的水平投影点，位于槽口末端上方在槽口时球的球心在木板上的水平投影点，位于槽口末端上方r处（处（r为小球半径）。为小球半径）。4.应在斜槽上适当的位置释放小球，使它以适当的水平速度抛出，其应在斜槽上适当的位置释放小球，使它以适当的水平速度抛出，其轨迹由木板的左上角到达右下角，这样可以使实验误差较小。轨迹由木板的左上角到达右下角，这样可以使实验误差较小。5.须在斜槽末端用重垂线检查白纸上所画的须在斜槽末端用重垂线检查白纸上所画的y轴是否竖直。轴是否竖直。典型典型例题例题巩固练习巩固练习1 1. .如如图所图所示，在研究平抛运动时，小球示，在研究平抛运动时，小球A沿轨道滑下，离沿轨道滑下，离开轨道末端（末端水平）时撞开接触开关开轨道末端（末端水平）时撞开接触开关S，被电磁铁吸，被电磁铁吸住的小球住的小球B同时自由下落，改变整个装置的高度同时自由下落，改变整个装置的高度H做同样做同样的实验，发现位于同一高度的的实验，发现位于同一高度的A、B两个小球总是同时落两个小球总是同时落地，该实验现象说明了地，该实验现象说明了A球在离开轨道后（球在离开轨道后（ C ）A.水平方向的分运动是匀速直线运动水平方向的分运动是匀速直线运动B.水平方向的分运动是匀加速直线运动水平方向的分运动是匀加速直线运动 C.竖直方向的分运动是自由落体运动竖直方向的分运动是自由落体运动D.竖直方向的分运动是匀速直线运动竖直方向的分运动是匀速直线运动巩固练习巩固练习2.2.如如图所图所示是研究平抛运动的示是研究平抛运动的实验装实验装置置简图，简图，图是图是做完实验后在做完实验后在白纸上画白纸上画出出的轨迹图。的轨迹图。（1）说明图中的两条坐标轴是）说明图中的两条坐标轴是如何如何作出的作出的。（2）说明判断槽口的切线是否）说明判断槽口的切线是否水平水平的方法的方法。（3）实验过程中需要经多次释放）实验过程中需要经多次释放小小球才能球才能描绘出小球运动的轨迹，描绘出小球运动的轨迹，进行进行这这一一步骤步骤时应注意什么？时应注意什么？巩固练习巩固练习解答：解答：（1）利用拴在槽口处的重垂线画出y轴，x轴与y轴垂直。（2）将小球放在槽口的水平部分，小球既不向里滚动，也不向外滚动，说明槽口的末端是水平的。（3）应注意每次小球都从轨道上同一位置由静止释放。