学年高中物理第五章曲线运动第3节实验研究平抛运动学案新人教版必修2.docx

1、学年高中物理第五章曲线运动第3节实验研究平抛运动学案新人教版必修2第3节实验：研究平抛运动知识概要一、实验目的1用实验的方法描出平抛运动的轨迹2判断平抛运动的轨迹是否为抛物线3根据平抛运动的轨迹求其初速度二、实验原理1利用追踪法逐点描出小球运动的轨迹2建立坐标系，如果轨迹上各点的y坐标与x坐标间的关系具有yax2的形式(a是一个常量)，则轨迹是一条抛物线3测出轨迹上某点的坐标x、y，据xv0t、ygt2得初速度v0x.一、实验目的1用描迹法描绘平抛运动的轨迹2根据运动轨迹计算平抛运动的初速度二、实验装置如图三、实验器材斜槽轨道、小钢球、木板、坐标纸、图钉、重锤、直尺、三角板、铅笔等四、实验步骤

2、(1)安装斜槽轨道，使其末端保持水平；(2)固定木板上的坐标纸，使木板保持竖直状态，小球的运动轨迹与板面平行，坐标纸方格横线呈水平方向；(3)以斜槽末端为坐标原点沿重垂线画出y轴；(4)将小球从斜槽上的适当高度由静止释放，用铅笔记录小球做平抛运动经过的位置；(5)重复步骤(4)，在坐标纸上记录多个位置；(6)在坐标纸上作出x轴，用平滑的曲线连接各个记录点，得到平抛运动的轨迹.要点1|平抛运动实验的研究1实验过程中的注意事项(1)保证斜槽末端的切线水平，木板竖直且与小球下落的轨迹平面平行，并使小球运动时靠近木板，但不接触；(2)小球每次都从斜槽上同一位置由静止滚下；(3)小球做平抛运动的起点不是

3、槽口的端点，应是小球在槽口时球的重心在木板上的水平投影点；(4)小球在斜槽上开始滚下的位置高度要适当，以便使小球运动的轨迹由木板的左上角到右下角2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3判断平抛运动的轨迹是不是抛物线(1)图象法：建立yx2坐标系，根据所测量的各个点的x、y坐标值分别计算出对应的y值和x2的值，在yx2坐标系中描点，连接各描点看是否在一条直线上，并求出该直线的斜率即为a值(2)公式法：以抛出点O为坐标原点，重垂线方向为y轴，水平方向为x轴，建立平面直角坐标系如图所示，在x轴上作出等距离的几个点

4、A1、A2、A3，把线段OA1的长度记为L，那么OA22L，OA33L，由A1、A2、A3向下作垂线，与轨迹的交点记为M1、M2、M3.设轨迹就是一条抛物线，则M1、M2、M3各点的y坐标与x坐标应该具有的形式为yax2，a是常量用刻度尺测量某点的x、y两个坐标，代入yax2中，求出常量a.测量其他几个点的x、y坐标，代入上式，看是否满足，如果在误差允许范围内满足，就说明该曲线为抛物线典例1某同学采用如图所示的装置探究平抛运动的规律：用小锤击打弹性金属片C，使 A球沿水平方向飞出，B球被松开做自由落体运动，可观察的现象是_；为进一步探究，可以改变_，多次实验，可观察到同样的现象，这说明_【思路

5、点拨】平抛运动水平方向上的规律为匀速直线，竖直方向上的规律为自由落体，根据分运动和合运动具有等时性可知两球同时落地，因水平方向上没有对比，不能反映水平方向上平抛的规律【解析】实验可观察的现象是两球同时落地 ；为进一步探究，可以改变实验装置的离地高度和小锤击打力度，多次实验，可观察到同样的现象，这说明做平抛运动的A球在竖直方向上的分运动为自由落体运动【答案】两球同时落地实验装置的离地高度和小锤击打力度做平抛运动的A球在竖直方向上的分运动为自由落体运动如图所示，在“探究平抛运动的运动规律”的实验中，可以描绘出小球平抛运动的轨迹实验简要步骤如下：A让小球多次从斜槽上_滚下，记下小球碰到铅笔笔尖的一系

6、列位置B按图安装好器材，注意_，记下平抛初位置O点和过O点的竖直线C取下白纸以O为原点，以过O点的竖直线为y轴建立坐标系，用平滑曲线画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(2)上述实验步骤的合理顺序是_解析：本实验关键是，确保小球每次抛出的初速度相同，而且初速度是水平的，因此安装器材时，注意调整斜槽末端水平，实验过程中让小球多次从斜槽上同一位置滚下答案：(1)同一位置无初速调整斜槽末端水平(2)BAC名师方法总结实验时掌握实验中的仪器，理解实验原理及注意事项是解决此类题目的关键名师点易错1小球每次必须从同一位置无初速滚下2斜槽末端切线水平.要点2|计算平抛运动的初速度1

7、已知轨迹和抛出点以抛出点为坐标原点，水平方向为x轴，竖直向下为y轴，建立平面直角坐标系(1)在轨迹曲线上任取A、B、C、D、E、F六个不同点(2)用刻度尺分别测出它们的坐标x和y.(3)根据坐标值，代入公式v0x，分别计算小球的初速度v0，并计算其平均值2已知轨迹和竖直轴(或水平轴)，不知抛出点(1)在轨迹曲线上取三点A、B、C，使xABxBCx，如图所示(2)用刻度尺分别测出yA、yB、yC，则有yAByByA，yBCyCyB(3)根据平抛运动在水平方向上为匀速直线运动，则物体从A到B和从B到C运动时间相等，设为T；竖直方向由匀变速直线运动推论有：yBCyABgT2，且v0Tx.解以上两式得

8、：v0x.典例2如图甲所示是“研究平抛物体的运动”的实验装置图(g10 m/s2)(1)图乙是正确实验后的数据，其中O为抛出点，则此小球做平抛运动的初速度为_m/s.(2)在另一次实验中将白纸换成方格纸，方格边长L5 cm，通过实验，记录了小球在运动途中的三个位置，如图丙所示，则该小球做平抛运动的初速度为_m/s；B点的竖直分速度为_m/s.【思路点拨】平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，根据运动学公式、抓住等时性进行求解【解析】(1)因为O点是抛出点，则hgt2，则：ts0.2 s则小球的初速度为v0m/s1.6 m/s.(2)由图可知，AB、BC之间的时间间隔相

9、等，根据ygT2得：Ts0.1 s，则小球的初速度为v0m/s1.5 m/s.B点竖直方向上的分速度等于AC在竖直方向上的平均速度，为vBym/s2 m/s.【答案】(1)1.6(2)1.52某同学利用图甲所示装置做“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，剩余部分如图乙所示，图乙中水平方向与竖直方向每小格的边长均代表0.10 m，P1、P2和P3是轨迹图线上的3个点，P1和P2、P2和P3之间的水平距离相等(重力加速度g取9.8 m/s2)(1)设P1、P2和P3的横坐标分别为x1、x2和x3，纵坐标分别为y1、

10、y2和y3.从图乙中可读出|y1y2|_ m，|y1y3|_ m，|x1x2|_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P1运动到P2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)解析：(1)由题图乙可知P1到P2两点在竖直方向的间隔为6格，P1到P3两点在竖直方向的间隔为16格，所以有|y1y2|0.60 m，|y1y3|1.60 m，P1到P2两点在水平方向的距离为6格，则有|x1x2|0.60 m.(2)由水平方向的运动特点可知P1到P2与P2到P3的时间相等，竖直方向根据ygt2，解得ts，则有v0m

11、/sm/s2.97 m/s.答案：(1)0.601.600.60(2) (或2.97)名师方法总结 (1)计算平抛运动的初速度时，已知抛出点时，根据xv0t和ygt2，即可求解v0x；未知抛出点时，一般根据ygT2和xv0T求解(2)计算抛出点的位置时，抓住平抛运动的特点，即平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动，竖直方向上做自由落体运动，利用运动学的规律即可求解名师点易错图中所画坐标原点不一定是平抛运动的起始点.要点3|实验创新设计1喷水法如图所示，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水从喷嘴中射出，在空中形成弯曲的细水柱，它显示了平抛

12、运动的轨迹将它描在背后的纸上，进行分析处理2频闪照相法频闪照相是指每隔一定时间对同一物体进行一次照相，并将其位置呈现在同一张底片上的技术它可以精确描述物体的运动情况，如图所示(1)通过对同一时刻两小球位置的对比可知，在任一个相同时间下落的位移是相等的，说明平抛运动的竖直分运动是自由落体运动(2)测量相邻像间的水平距离，结果发现任意两个相邻的像间水平距离相等，说明平抛运动在水平方向的分运动是匀速直线运动典例3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(图中P0P0、P1P1)，槽间距离均为d.把覆盖了复写纸的白纸铺贴在硬板B上

13、实验时依次将B板插入A板的各插槽中，每次让小球从斜轨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，如图所示(1)实验前应对实验装置反复调节，直到_，每次让小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)在图中绘出小球做平抛运动的轨迹【思路点拨】实验中应当使得滚下的小球做平抛运动，就要求斜槽末端水平，且研究同一个平抛的运动规律，要求小球到达斜面底端速度大小一样，平抛运动水平方向为匀速直线运动，竖直方向为自由落体运动，通过平滑曲线连接即可得到平抛运动的轨迹【解析】(1)通过对实验装置的反复调节

14、，达到：斜轨末端水平，以保证小球离开轨道时做平抛运动，A板水平，保证B板总处于同一高度，插槽P0P0垂直斜轨并在斜轨末端正下方，以保证B板在P0P0时小球的痕迹为抛出点每次让小球从同一位置由静止释放，以保证小球每次以相同初速度做平抛运动(2)记录纸上每两点间的水平距离相等(3)如答案图所示【答案】(1)斜轨末端水平、A板水平、插槽P0P0垂直斜轨并在斜轨末端正下方每次做初速度相同的平抛运动(2)使记录纸上每两点之间的水平距离相等(3)如图所示(2018蚌埠二模)某小组设计了一个研究平抛运动的实验装置，在抛出点O的正前方，竖直放置一块毛玻璃他们利用不同的频闪光源，在小球抛出后的运动过程中光源闪光，会在毛玻璃上出现小球的投影点，在毛玻璃右边用照相机进行多次曝光，拍摄小球在毛玻璃上的投影照片如图1，小明在O点左侧用水平的平行光源照射，得到的照片如图3；如图2，小红将一个点光源放在O点照射重新实验，得到的照片如图4，已知光源的闪光频率均为31 Hz，光源到玻璃的距离L1.2 m，两次实验小球抛出时的初速度相等根据上述实验可求出：(结果均保留2位小数)(1)重力加速度的大小为_m/s2，投