2018高中物理 第五章 曲线运动 第5节 研究平抛运动实验的深入分析学案 新人教版必修2.doc

研究平抛运动实验的深入分析1、 考点突破知识点考纲要求题型分值平抛运动的实验能够设计实验分别分析水平和竖直方向上的分运动性质选择题实验题48分二、重难点提示重点：平抛运动在水平方向和竖直方向上的分运动性质。难点：实验原理的分析。一、实验目的（1）用描迹法描出平抛物体的运动轨迹；（2）求出平抛物体的初速度。二、实验原理（1）平抛运动可以看作是由两个分运动合成，一个是在水平方向上的匀速直线运动，其速度等于平抛物体运动的初速度，另一个是在竖直方向上的自由落体运动。（2）在水平分运动中，运用xvt；在竖直分运动中，运用ygt2或ygT2。三、实验器材斜槽（附挡球板和重锤线）、水准仪、小钢球、木板、竖直固定支架、刻度尺、三角板、白纸、图钉、定点用的有孔卡片、重锤线、铅笔等。四、实验步骤（1）描述平抛物体运动的轨迹将斜槽放在桌面上，让其末端伸出桌面边缘外。借助水准仪调节末端，使槽末端切线水平，随之将其固定，如图所示。用图钉将白纸钉在木板上，让木板左上方靠近槽口处桌面边缘，用支架将木板竖直固定，使小球滚下飞出槽口后的轨迹平面跟板面平行。将小球飞出斜槽末端时的球心位置水平投影到白纸上描点O，并过O沿重锤线用直尺描出竖直方向。选择钢球从槽上滚下的合适初位置Q，在Q点放上挡球板。将小球从斜槽上释放，用中心有孔的卡片靠在纸面上并沿纸面移动，当飞行的小球顺利地穿过卡片小孔时，在小孔靠近纸面所在处做记号；重复该步骤，描下至少5个不同位置的对应点。（也可用让小球碰撞笔尖的方法进行描点）把白纸从木板上取下来，将前面描述的一系列点用平滑的曲线连接起来，即为小球做平抛运动的轨迹。（2）求小球平抛的初速度以O为坐标原点，用三角板在白纸上建立xOy坐标系。在轨迹上选取点M，并测出它的坐标值（x，y），代入公式计算水平初速度。再在曲线上选取不同点，重复步骤（2），测量、计算水平初速度，最后求出其平均值，即为小球平抛初速度的测量值。例题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，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹，为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上：_。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. 记录小球位置用的铅笔（或带孔卡片）每次必须严格地等距离下降e. 小球运动时不应与木板上的白纸（或方格纸）相接触f. 将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线思路分析：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。每次由静止释放小球，是为了使小球有相同的初速度，如果小球在运动过程中与木板上的白纸相接触就会改变它的运动，便不是平抛运动，故a、c、e选项正确。b选项中，每次释放小球的位置必须相同，以保证小球有相同的水平初速度；d选项中，因平抛运动竖直分运动是自由落体运动，是加速运动，在相同时间里，随着运动的进行，位移越来越大，因此木条下降的距离不应是等距的。f选项应将各点用平滑的曲线连接起来。答案：ace例题2 在做“研究平抛物体的运动”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紧靠槽口处，使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球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；又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，再得到痕迹C，若测得木板每次移动距离均为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）（1）根据以上直接测量的物理量求得小球初速度为v0_（用题中所给字母表示）；（2）小球初速度的测量值为_m/s。（结果保留三位有效数字）思路分析：（1）由题意知小球在经过A、B、C位置时所经历的时间间隔T相等，则在竖直方向上由saT2，有y2y1gT2，再由xv0T，可解得v0x（2）将已知数据代入即可得v01.00m/s。答案：（1）x（2）1.00【技巧点拨】 实验操作常考点1. 实验中必须保证通过斜槽末端端点的切线水平，木板必须处在竖直平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木板但不接触；2. 小球必须每次从斜槽上同一位置滚下，为此在斜槽上固定一个挡板，每次都从挡板处无初速释放小球（保证平抛运动的初速度相同）；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，使它水平抛出后其轨迹由木板左上角到达右下角，这样可以减小测量误差；5. 要在平抛轨迹上选取距O点远些的点来计算球的初速度，这样可使结果的误差较小。【易错分析】误以为题中给出的第一个点即为平抛运动的初始点有些题目中，给出若干点及数据求解平抛初速度时，同学们会惯性的认为图中给出的第一个点为平抛运动的起始点，进而直接运用求出，再用计算出初速度。这样的做法是错误的。应首先判断第一个点是否是平抛运动的起始点再进行计算。【针对训练】如图所示，在“研究平抛物体的运动”的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长l1.25 cm。若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（用l和g表示）_，其值是_（g9.8 m/s2），小球在b点的速率是_。思路分析：平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动即初速度为零的匀加速直线运动，当应用公式，时，必须已知（或从图中得到）从抛出点开始算起的水平位移sx和竖直位移sy。本题通过分析图象可知，a点不是抛出点，所以不能用上式求，但a、b、c、d每相邻两点之间的时间间隔是相等的，设为T，又根据匀变速直线运动连续相等时间内位移差sat2，可得，0.70 m/s，对b点来说，其竖直分速度，b的速率，答案： 0.70 m/s 0.875 m/s