2012高一物理新人教版必修二学案 5.3 实验:研究平抛运动
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人教版高中物理必修二 5.3实验:研究平抛运动教案三维目标(一)知识与技能➢知道平抛运动的条件及控制方法;➢知道用实验获得平抛运动轨迹的方法;➢知道判断运动轨迹是否为抛物线的方法;➢知道测量初速度时需要测量的物理量;(二)过程与方法➢观察现象—初步分析—猜测实验研究—得出规律—重复实验—鉴别结论—追求统一;➢利用已知的直线运动的规律来研究复杂的曲线运动,渗透物理学“化曲为直”“化繁为简”的方法及“等效替代”“正交分解”的思想方法。
(三)情感态度与价值观通过重复多次实验,进行共性分析、归纳分类、达到鉴别结论的教育目的。
教学过程【新课引入】师:上节课我们学习了平抛运动的理论知识,本节课我们通过实验来进一步探究平抛运动的特点。
【新课教学】师:在这个实验中,我们首先设法描绘某物体做平抛运动的轨迹,然后通过这个轨迹研究平抛运动的特点。
一、判断平抛运动的轨迹是不是抛物线通过描点法将平抛运动的轨迹描述出来,然后用直尺得出几组坐标,之后再代入2y ax中求出常量a,于是知道了轨迹方程。
活学活用:1.两个同学根据不同的实验条件,进行了“研究平抛运动”的实验:图1(1)甲同学采用如图1甲所示的装置.用小锤击打弹性金属片,使A球沿水平方向弹出,同时B球被松开,自由下落,观察到两球同时落地,改变小锤击打的力度,即改变A球被弹出时的速度,两球仍然同时落地,这说明__平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动.(2)乙同学采用如图乙所示的装置.两个相同的弧形轨道M、N,分别用于发射小铁球P、Q,其中N的末端可看做与光滑的水平板相切,两轨道上端分别装有电磁铁C、D;调节电磁铁C、D的高度使AC=BD,从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初速度v0相等,现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上,然后切断电源,使两小球同时以相同的初速度v0分别从轨道M、N的末端射出.实验可观察到的现象应是P球击中Q球.仅仅改变弧形轨道M的高度,重复上述实验,仍能观察到相同的现象,这说明抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动.活学活用:2.在研究平抛运动的实验中,用一张印有小方格的纸记录轨迹,小方格的边长L =1.25 cm,若小球在平抛运动途中的几个位置如图8中a、b、c、d所示,则:图2(1)求小球平抛运动的初速度的计算式(用L、g表示),其值是多少?(g取9.8 m/s2)(2)a点是平抛小球抛出点的位置吗?如果不是,那么抛出点的位置怎样确定?解析(1)平抛运动的竖直分运动是自由落体运动,即初速度为零的匀加速直线运动,水平分运动是匀速直线运动,由水平方向ab=bc=cd知相邻两点的时间间隔相等,设为T,竖直方向相邻两点间位移之差相等,Δy=L,由Δy =gT 2得:L =gT 2,时间T 内,水平位移为x =2L可得v 0=x T =2L Lg =2Lg =2× 1.25×10-2×9.8 m/s =0.7 m/s. (2)由于ab 、bc 、cd 间竖直位移之比不满足1∶3∶5的关系,所以a 点不是抛出点. 设小球运动到b 点时竖直方向上的分速度为v b ,则有:v b =3L 2T =3gL 2=32×9.8×1.25×10-2 m/s =0.525 m/s 小球从抛出点运动到b 点所用时间为:t b =v b g则抛出点到b 点的水平距离为:x b =v 0t b =v 0v b g =0.7×0.5259.8 m =0.037 5 m =3.75 cm 抛出点到b 点的竖直距离为:y b =v 2b 2g =0.52522×9.8m≈0.014 1 m =1.41 cm. 二、计算平抛运动的初速度本实验的要求不高,可以不考虑空气阻力的作用。
实验:研究平抛运动【知识与技能】(1)知道平抛运动的特点是初速度方向水平,只有竖直方向受重力作用,运动轨迹是抛物线;(2)知道平抛运动形成的条件;(3)理解平抛运动是匀变速运动,其加速度为g;(4)会用平抛运动规律解答有关问题。
【过程与方法】(1)在知识教学中应同时进行科学研究过程教育,本节课以研究平抛物体运动规律为中心所展开的课堂教学,应突出一条研究物理科学的一般思想方法的主线:观察现象→初步分析→猜测实验研究→得出规律→重复实验→鉴别结论→追求统一。
(2)利用已知的直线运动的规律来研究复杂的曲线运动,渗透物理学“化曲为直”“化繁为简”的方法及“等效代换”正交分解”的思想方法【情感态度与价值观】(1)通过重复多次实验,进行共性分析、归纳分类,达到鉴别结论的教育目的,同时还能进行理论联系实际的教育。
(2)在理解平抛物体运动规律是受恒力的匀变速曲线运动时应注意到“力与物体运动的关系”。
【教学重难点】(1)平抛运动的特点和规律;学习和借鉴本节课的研究方法。
(2)平抛运动的规律。
【教学过程】(1)安装调平①将带有斜槽轨道的木板固定在实验桌上,其末端伸出桌面外,轨道末端切线水平。
②用图钉将坐标纸固定于竖直木板的左上角,把木板调整到竖直位置,使板面与小球的运动轨迹所在平面平行且靠近。
如图所示。
(2)建坐标系把小球放在槽口处,用铅笔记下小球在槽口(轨道末端)时球心所在木板上的投影点O,O点即为坐标原点,用重锤线画出过坐标原点的竖直线作为y轴,画出水平向右的x轴。
(3)确定小球位置:①将小球从斜槽上某一位置由静止滑下,小球从轨道末端射出,先用眼睛粗略确定做平抛运动的小球在某一x值处的y值。
②让小球由同一位置自由滚下,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。
③用同样的方法确定轨迹上其他各点的位置。
(4)描点得轨迹取下坐标纸,将坐标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轨迹。
5. 3实验:研究平抛运动教课目的一、知识与技术1.知道平抛运动能够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。
2.会设计实验并描述出平抛运动的轨迹。
3.能够经过对平抛运动轨迹的剖析判断轨迹能否为抛物线。
4.能够经过对平抛运动轨迹的研究计算平抛运动物体的初速度。
二、过程与方法1.经过对实验过程的研究,掌握研究平抛运动规律的方法。
2.经过自行设计实验考证平抛运动的规律,体验实验研究的过程。
三、感情、态度与价值观经过实验研究平抛运动的规律,激发学习兴趣,加强求知欲念。
教课要点1.怎样设计实验。
2.怎样办理实验数据。
3.经过实验办理结果加深对平抛运动的理解。
教课难点实验设计及数据办理中的困难。
教课过程教师:在上节课的学习中我们经过理论研究认识到平抛运动能够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。
同学们能否能够设计一个实验,依据你所设计的实验,把平抛运动物体的轨迹描述出来。
学生:看教材并剖析思虑。
教师有针对性的介绍以下几种实验方案,并让学生着手做实验。
一、平抛运动物体轨迹的描述方法 1 :用水流研究平抛物体的运动如图,倒置的饮料瓶内装着水,瓶塞内插着两根两头张口的细管,此中一根弯成水平,且水平端加接一段更细的硬管作为喷嘴。
水从喷嘴中射出,在空中形成曲折的细水柱,它显示了平抛运动的轨迹。
想法把它描在背后的纸上就能进行剖析办理了。
插入瓶中的另一根细管的作用,是保持从喷嘴射出水流的速度不变,使其不随瓶内水面的降落而减小。
这是因为该管上端与空气相通, A 处水的压强一直等于大气压,不受瓶内水面水平喷出的细水柱高低的影响。
所以,在水面降到 A 处从前的很长一段时间内,显示平抛运动轨迹都能够获得稳固的细水柱。
方法 2 :用数码照相机或数码摄像机记录平抛运动的轨迹数码相机大多拥有摄像功能,每秒拍摄约15 帧照片。
能够用它拍摄小球从水平桌面飞出后做平抛运动的几张连续照片。
假如用数学课上画函数图像的方格黑板做背景,就能够根据照片上小球的地点在方格纸上画出小球的轨迹。
高一物理必修二第五章
§5.3实验:研究平抛运动
班级 姓名
平抛运动的规律
(1) 位移:
水平分位移:t v x 0= 竖直分速位移:221gt y =
(2) 速度:
水平分速度0v v x
= 竖直分速度gt v y =
猜想:平抛运动水平方向是不是匀速直线运动,竖直方向是不是匀加速直线运动? 如何验证我们的猜想?
【实验探究】
1. 探究平抛运动水平方向的运动规律
使木板尽量光滑,轨道高度相同,同时释放俩小球。
观察俩小球的运动情况。
引入问题:①俩小球相碰,这个实验结果得出什么结论?
②从动力学角度分析,为什么水平方向是匀速直线运动?
创设问题:既然平抛物体水平方向上作匀速直线运动那么它在竖直方向上作什么样的运动,我们如何探究呢?
2.探究平抛运动竖直方向的运动规律
用平抛运动演示器做实验
如图所示,用小锤击打弹性金属片C,使A球沿水平方向飞出做平抛运动,与此同时,B球被松开做自由落体运动,改变实验装置离地面的高度,多次实验,两球总是同时落地。
(用耳朵听声音)
问题创设:①A、B两球同时落地的现象,得出什么结果。
引导学生得出结论:平抛运动的竖直分运动是。
②从动力学角度分析,为什么竖直方向是自由落体运动?
突出一条研究物理科学的一般思想方法的主线:
【结论】
平抛运动水平方向上做匀速直线运动,竖直方向做自由落体运动。
实验:研究平抛运动【教材和学情分析】一、教材分析《平抛物体的运动》这节内容编排在学生学习了直线运动的规律和牛顿运动定律及《曲线运动》和《运动的合成与分解》这两节内容之后,它既符合学生由易到难,由简到繁的认识规律,又保持了知识的结构性、系统性。
二、学情分析1、高一学生认识事物的特点是:已经开始习惯抽象逻辑思维,但思维还常常与感性经验直接相联系,仍需具体形象的来支持。
2、学生在没有学习本节知识之前,已经知道了牛顿运动定律、曲线运动、运动的合成与分解等概念和方法,但没有亲身体验过如何来具体的研究曲线运动。
本节课主要采用实验探究的教学模式,逐步引导学生认识事物的本质。
学生通过对实验中种种问题的探究,掌握科学认识物理规律的方法。
【核心素养】通过《实验:研究平抛运动》的探究过程,将感性认识和理性思维相结合,使学生获得成功的体验,激发学生学习兴趣和求知的欲望;鼓励学生去创新和实践,提倡多动脑、动手的创新精神,激发学生创新意识,培养学生的创新品德。
【教学目标】1.学会用实验的方法描绘平抛运动的轨迹.2.会判断平抛运动的轨迹是不是抛物线.3.会根据平抛运动的轨迹计算平抛运动的初速度【教学重点】平抛运动轨迹的描绘。
【教学难点】判断平抛运动的轨迹是不是抛物线以及计算平抛物体的初速度及抛出点坐标。
【教学方法】自主学习与实验探究相结合,加深对平抛运动的感性认识。
【教学准备】实验器材:斜槽、小球、木板、白纸(可先画上坐标格)、图钉、铅垂线、直尺、三角板、铅笔等。
多媒体:多媒体课件、电子白板、Excel软件、摄像头等。
【教学过程】展示学习目标及实验探究点(认真阅读教材并结合实验室实际情况选择合适的实验器材和研究方法)探究点1、如何获得平抛运动的轨迹?探究点2、如何确定轨迹是否为抛物线?探究点3、如何根据已有的轨迹求出平抛的初速度(一)如何获得平抛运动的轨迹?1、师生交互认识实验器材:斜槽、小球、木板、白纸(可先画上坐标格)、图钉、铅垂线、直尺、三角板、铅笔等。
5.3 《实验:研究平抛运动》导学案【学习目标】1、知道常见的几种获取平抛运动轨迹的方法;2、掌握判断平抛运动的轨迹是不是抛物线方法;3、会根据平抛运动的轨迹计算平抛物体的初速度;【重点难点】由实验理论分析探究平抛运动轨迹、初速度。
【学法指导】通读教材,理解与之相关的基础知识,用红笔画出不懂的地方,完成学案和课后习题【知识链接】1、平抛运动的定义:;2、条件:;3、特点:;【学习过程】一、常见的几种获取平抛运动轨迹的方法:学生自主学习课本14页参考案例①②③二、实验原理平抛运动可以看作是两个分运动的和运动;一个水平方向的____________ ,其速度等于平抛物体运动的________;另一个是竖直方向的___________ ,通过实验确定作平抛运动的小球运动时的若干不同位置,然后描出运动轨迹,测出曲线上任一点的坐标,利用公式_________ 和__________ 就可求出小球的水平分速度,即平抛物体的速度v=__________ .0三、实验器材:斜槽轨道、小球、木板、白纸、图钉、铅垂线、直尺、三角板、铅笔等.四、实验步骤描绘平抛运动的轨迹,建立水平、竖直的直角坐标系,通过研究水平和竖直两个方向的位移时间关系,获得各分运动的确切情况。
实验步骤:安装斜槽轨道,使其末端保持水平;1. 。
检查斜槽末端部分是否水平的方法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2.呈水平方向;。
:检验坐标纸是否竖直的方法画出竖直向下为坐标原点,从坐标原点0建立直角坐标系xoy:以小球做平抛运动的起点03.x轴。
的y轴和水平向右的O的方法是:确定坐标原点球点开始做平抛运动。
先用眼睛粗略地估计小让小球由斜槽的某一固定位置自由滚下,由04.让小球从原释放处开始滚然后用铅笔尖指着这个位置,的y值,如x=1 cm或2 cm等)在某一x值处(下,看是否与铅笔尖相碰,如此重复数次,较准确地确定小球通过的这个位置,并在坐标纸上记下这一点。
实验:研究平抛运动【教学目标】一、知识与技能1.知道什么是平抛运动,知道平抛运动的性质。
2.从理论上理解平抛运动的两个分运动分别为水平匀速运动和竖直自由落体。
3.理解探究分运动性质的实验方案的原理,掌握基本的操作。
二、过程与方法1.通过经历实验方案的设计过程使学生得到一次用已有知识解决实际问题的锻炼,得到一次创新能力的训练。
2.通过经历从理论探究到实验验证的过程,受到科学研究方法的教育。
三、情感态度与价值观1.通过师生交流;生生交流的过程,通过共同实验的过程,体会合作、交往对人的重要性。
2.通过整节课的提出问题、解决问题的过程体验科学研究的趣味性,激发学生热爱科学的情感。
【教学重难点】1.理解为什么如此分解平抛运动和两个分运动的规律。
2.体会、借鉴本节课的一些研究思想与方法。
【教学方法】师生互动;生生互动。
【课时安排】2课时(第一课时探究实验方案,第二课时分组实验)生回答:匀变速曲线运动a =g理论探究两个分运动的规律师提出问题:学习了本章的前几节的内容后,我们已经知道匀变速曲线运动是可以分解为两个方向的直线运动的,那么你认为平抛运动可以分解为哪两个方向的什么性质的运动?为什么?生回答:水平匀速直线运动,因为水平方向不受力;竖直自由落体运动,因为竖直方向没有初速度,且只受重力作用。
锻炼逻辑推理能力和语言表达能力。
验证竖直分运动的实验方案探究和实验操作师提出问题:有理论推断,还要有实验验证,这才是物理学的研究方法,下面请大家设计一个实验方案,来验证竖直分运动为自由落体运动?(给3分钟的时间组内讨论,并推举出一个同学准备发言)学生回答。
根据学生的发言情况,教师可做适当引导进行师生互动、生生互动。
如果开始时学生一点思路也没有,可引导:“竖直方向初速度为零不用验证,关键是竖直方向是否是匀变速,且a=g”;若学生提出用h=来求g,可提问:“这样处理是先承认了匀变速,即使这样可以,t也很难测量准确”(正常人的反应时间为0.15秒~0.4秒(“飞人”刘翔的反应时间为0.139秒)。
四川省雷波县民族中学高中物理 5.4 圆周运动教案 新人教版必修2一.学习目标:(一)课标要求1.知道平抛运动形成的条件.2.理解平抛运动是匀变速运动,其加速度为重力加速度g .3.体会物理学中“化曲为直”、“化繁为简”及“等效代换”、“正交分解”的思想方法.(二)重、难点平抛运动的特点和规律.二.巩固基础:1.研究平抛物体的运动,在安装实验装置的过程中,斜槽末端的切线必须是水平的,这样做的目的是( )A .保证小球飞出时,速度既不太大也不太小B .保证小球飞出时,初速度水平C .保证小球在空中运动的时间每次都相等D .保证小球运动的轨迹是一条抛物线2.在“研究平抛运动”的实验得到的轨迹如图所示,O 点为抛出点,则小球做平抛运动的初速度大小为( )(g 取10m/s 2)A. 1.0m/sB.1.2m/sC. 1.5m/sD.1.6m/s 3.在“研究平抛运动”的实验中,错误..的是( ) A.小球平抛的初速度不同B.小球每次做不同的抛物线运动C.小球在空中运动的时间不同D.小球通过相同的水平位移所用的时间不同4.在做“研究平抛运动”实验中,引起实验误差的原因是( )①安装斜槽时,斜槽末端切线方向不水平②确定y 轴时,没有用重垂线③斜槽不是光滑的,有一定的摩擦④描点不够准确A .①③B .①②④C .③④D .②④5.某同学设计了如图的实验:将两个完全相同的倾斜滑道平行固定在同一竖直平面内,最下端水平,滑道2与光滑水平板平滑连接。
把两个相同的小钢球,从滑道的相同位置静止开始同时释放,则他将观察到的现象是 ,这y/cmX/cm 30 20 ·说明。
6.某同学利用如图所示的两种装置探究平抛运动,方案如下:装置1:用小锤打击金属片,A 球水平抛出,同时B 球自由下落.仔细观察A 、B 两球是否同时落到水平地面上.若同时落地,则说明水平分运动是匀速运动,竖直分运动是自由落体运动.装置2:竖直管A 的上端要高于水面,这样可在较长时间内得到稳定的细水柱.水平管B 喷出水流,在紧靠水流、平行于水流的玻璃板上用彩笔描出水流的轨迹,这就是平抛运动的轨迹.找出以上叙述中不当之处并写到下面:(1)_______________________________________________________________________;(2)_______________________________________________________________________.三.提升能力:7.一名同学在“研究平抛运动”实验中,只画出了如图所示的一部分曲线,于是他在曲线上取水平距离Δs 相等的三点A 、B 、C ,量得Δs =0.4m ,又量出它们之间的竖直距离分别为h 1=0.1m 、h 2=0.2m 。
5.3实验:研究平抛运动课程学习目标1.知道做平抛运动的条件及相应控制方法。
2.知道用实验获得平抛运动轨迹的方法。
3.知道判断运动轨迹是不是抛物线的方法。
4.知道测量初速度时需要测量的物理量。
5.会推导平抛运动初速度的表达式,会计算平抛运动的初速度。
课程导学建议重点难点:通过实验描绘平抛物体运动的轨迹,研究平抛运动的特点。
教学建议:本节是一个重要的学生实验,既是用牛顿运动定律解决问题的方法在曲线运动中的具体应用,也是运动的合成与分解方法的延续和应用。
由于是学生实验,为培养学生的动手动脑能力和科学素养提供了很好的机会,教师应充分重视此节课。
教学中,教师要鼓励学生创造新的、简易可行的实验方法,有条件的话可以应用现代科技手段,如数码相机的方法。
导入新课:数学中学过抛物线,它的基本方程是怎样的?(学生回答y=kx2,说明:学生不能回答,教师就直接说出来)水平抛出的物体做平抛运动,它的轨迹是不是抛物线呢?今天我们就通过实验来探究。
知识体系梳理1.平抛运动的特点(1)做平抛运动的物体只受重力的作用。
(2)加速度恒为g。
2.平抛运动的规律平抛运动分解为水平方向和竖直方向的两个分运动。
(1)竖直方向上:自由落体运动。
(2)水平方向上:匀速直线运动。
3.判断平抛运动的轨迹是不是抛物线(1)图示是某物体做平抛运动的轨迹,建立直角坐标系xOy ,在x 轴上作出等距离的几个点A 1、A 2、A 3,把线的长度记为l ,那么OA 1=l 、OA 2=2l 、OA 3=3l ……由A 1、A 2、A 3向下作垂线,垂线与抛体轨迹的交点记为M 1、M 2、M 3,如果轨迹的确是一条抛物线,那么各点的y 坐标与x 坐标间的关系应该具有y=ax 2的形式(a 是一个待定的常量)。
其中OA 1=l 、OA 2=2l 、OA 3=3l ……这样做的目的是使y 2=4y 1,y 3=9y 1……这样代入y=ax 2,可以方便求出a 。
3 实验:探究平抛运动的特点『学习目标』1.知道什么是抛体运动、平抛运动.2.会用运动分解的方法分析两个分运动.3.会设计实验探究平抛运动两个分运动的特点,会描绘平抛运动的轨迹.一、抛体运动和平抛运动1.抛体运动:以一定的速度将物体抛出,在空气阻力可以忽略的情况下,物体只受重力作用的运动.2.平抛运动:初速度沿水平方向的抛体运动.3.平抛运动的特点:(1)初速度沿水平方向;(2)只受重力作用.二、实验:探究平抛运动的特点(一)实验思路:(1)基本思路:根据运动的分解,把平抛运动分解为不同方向上两个相对简单的直线运动,分别研究物体在这两个方向的运动特点.(2)平抛运动的分解:可以尝试将平抛运动分解为水平方向的分运动和竖直方向的分运动.(二)进行实验:方案一:频闪照相(或录制视频)的方法(1)通过频闪照相(或视频录制),获得小球做平抛运动时的频闪照片(如图1所示);图1(2)以抛出点为原点,建立直角坐标系;(3)通过频闪照片描出物体经过相等时间间隔所到达的位置;(4)测量出经过T,2T,3T,…时间内小球做平抛运动的水平位移和竖直位移,并填入表格;(5)分析数据得出小球水平分运动和竖直分运动的特点.抛出时间T 2T 3T 4T 5T水平位移竖直位移结论水平分运动特点竖直分运动特点方案二:分别研究水平和竖直方向分运动规律步骤1:探究平抛运动竖直分运动的特点图2(1)如图2所示,用小锤击打弹性金属片后,A球做________运动;同时B球被释放,做__________运动.观察两球的运动轨迹,听它们落地的声音.(2)改变小球距地面的高度和小锤击打的力度,即改变A球的初速度,发现两球____________,说明平抛运动在竖直方向的分运动为______________.步骤2:探究平抛运动水平分运动的特点1.装置和实验(1)如图3所示,安装实验装置,使斜槽M末端水平,使固定的背板竖直,并将一张白纸和复写纸固定在背板上,N为水平装置的可上下调节的向背板倾斜的挡板.图3(2)让钢球从斜槽上某一高度滚下,从末端飞出后做平抛运动,使小球的轨迹与背板平行.钢球落到倾斜的挡板N上,挤压复写纸,在白纸上留下印迹.(3)上下调节挡板N,进行多次实验,每次使钢球从斜槽上同一(选填“同一”或“不同”)位置由静止滚下,在白纸上记录钢球所经过的多个位置.(4)以斜槽水平末端端口处小球球心在木板上的投影点为坐标原点O,过O点画出竖直的y轴和水平的x轴.(5)取下坐标纸,用平滑的曲线把这些印迹连接起来,得到钢球做平抛运动的轨迹.(6)根据钢球在竖直方向是自由落体运动的特点,在轨迹上取竖直位移为y、4y、9y…的点,即各点之间的时间间隔相等,测量这些点之间的水平位移,确定水平方向分运动特点. (7)结论:平抛运动在相等时间内水平方向位移相等,平抛运动水平方向为匀速直线运动. 2.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)背板必须处于竖直面内,固定时要用铅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由静止释放.(4)坐标原点不是槽口的端点,应是小球出槽口时钢球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.一、原理与方法在探究平抛运动的特点时,可以选用图4中两种装置进行研究.图4(1)图甲的实验现象是__________.该现象说明平抛运动的__________.(2)图乙是实验室内研究平抛运动的装置.为了保证钢球每次抛出后在空中做平抛运动的轨迹是一定的,每次释放时都使钢球在弧形槽上________位置由________滚下.『答案』(1)两小球总是同时落地竖直分运动是自由落体运动(2)同一静止『解析』(1)题图甲装置用来研究平抛物体在竖直方向的运动规律,观察实验发现两小球总是同时落地,可知做平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动.(2)题图乙是实验室内研究平抛运动的装置.为了保证钢球每次抛出后在空中做平抛运动的轨迹是一定的,每次释放时都应使钢球在弧形槽上同一位置由静止滚下,保证其做平抛运动的初速度相同,从而保证轨迹是一定的.如图5所示是采用频闪照相的方法拍摄到的“小球做平抛运动”的照片.背景标尺每小格边长均为L =5 cm ,则:图5(1)由图可知,小球在水平方向做________运动,理由是__________________________.(2)拍摄时每_______ s 曝光一次,平抛运动的初速度为_______ m /s.(取重力加速度g =10 m/s 2)『答案』 (1)匀速直线 在水平方向上相等时间内通过相等的位移 (2)0.1 1『解析』 设每次曝光时间间隔为T ,在竖直方向,根据公式Δx =aT 2,可知2L =gT 2,则T =2L g =0.1 s ;小球在水平方向做匀速直线运动,则v 0=x T =2L T=1 m/s. 二、创新实验设计(2019·定远育才学校下学期期末)在做“探究平抛运动的特点”的实验中,为了确定小球不同时刻在空中所通过的位置,实验时用了如图6所示的装置.先将斜槽轨道的末端调整水平,在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸.将该木板竖直立于水平地面上,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距离x =10.00 cm ,A 、B 间距离y 1=5.02 cm ,B 、C 间距离y 2=14.82 cm.请回答以下问题:(g =9.80 m/s 2)图6(1)为什么每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放?________________________(2)每次把木板移动相同的水平距离,原因是:____________________________________ ________________________________________________________________________.(3)根据以上直接测量的物理量求得小球初速度的表达式为v 0=_______.(用题中所给字母表示)(4)小球初速度的值为v 0=________ m/s.『答案』 见『解析』『解析』 (1)为了确保小球每次抛出的轨迹相同,应该使抛出时的初速度相同,因此每次都应使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放;(2)因为小球水平方向做匀速直线运动,由x =v 0t 知,若x 相同,则时间t 相等.(3)在竖直方向上:Δy =y 2-y 1=gt 2,t =y 2-y 1g 水平方向上:x =v 0t ,初速度:v 0=x t=x g y 2-y 1; (4)代入数据解得:v 0=1.00 m/s.1.(2019·枣庄八中期中)(1)在做“探究平抛运动的特点”的实验时,让小球多次沿同一轨道运动,通过描点法画出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.记录小球位置用的木条(或凹槽)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.将小球的位置记录在纸上后,取下纸,用直尺将点连成折线(2)在“研究平抛运动”的实验中,让小球多次从斜槽上滚下,在白纸上依次记下小球的位置,同学甲和同学乙得到的记录纸分别如图7甲、乙所示,从图中明显看出甲的实验错误是__________________________,乙的实验错误是____________________.图7『答案』 (1)ACE (2)斜槽末端不水平 每次由静止释放小球的位置不同『解析』 (1)通过调节使斜槽的末端保持水平,可以确保初速度水平,每次释放小球的位置必须相同且由静止释放,这样才能保证初速度相同,记录距离大致均匀,便于描轨迹即可,小球运动时不与木板上的白纸(或方格纸)相接触,防止影响运动轨迹,最后应将点用平滑的曲线相连,故选A、C、E.(2)用平滑曲线描绘出小球的运动轨迹,不难看出题图甲中小球的初速度明显不沿水平方向,故可推知斜槽末端不水平.题图乙中描绘的点零乱,难以形成一条平滑曲线,可推知初速度不是每次都相同,即每次由静止释放小球的位置不同.2.(2019·新乡市高一下学期期末)用如图8所示的装置探究平抛运动的特点,在一块竖直放置的背景板上固定两个弧形轨道A、B,用于发射小铁球,从轨道A射出的小铁球做平抛运动,从轨道B射出的小铁球做匀速直线运动.板上还装有三个电磁铁C、D、E,其中电磁铁C、D 可分别沿轨道A、B移动.在轨道A出口处有一个碰撞开关S,用以控制电磁铁E的电源的通断,电磁铁E可以沿水平杆MN移动,当它吸上小铁球时,该小铁球的中心与从轨道A末端射出的小铁球的中心在同一水平线上.图8(1)实验中,轨道A末端的切线必须是水平的,这样做的目的是________;A.保证小铁球飞出时,速度既不太大,也不太小B.保证小铁球飞出时,初速度水平C.保证小铁球在空中运动的时间每次都相等D.保证小铁球运动的轨迹是一条抛物线(2)若轨道A、B出口方向平行但略向下倾斜,将小铁球1从某高度静止释放,小铁球落在轨道B的P点,将电磁铁E移至P点正上方,将小铁球1和小铁球3同时释放,先到达P点的是________;(3)若轨道A、B出口均水平,调节小铁球3的水平位置多次实验,发现小铁球1和小铁球3总是在空中相碰,则说明小铁球1在竖直方向上做________运动.『答案』(1)B(2)小铁球1(3)自由落体『解析』(1)平抛运动的初速度沿水平方向,故为了保证小铁球飞出时初速度水平,实验中,轨道A末端的切线必须是水平的,B正确;(2)由于轨道A出口向下倾斜,则射出后,小铁球1有竖直方向上的初速度,并且与小铁球3下降的高度相同,而小铁球3竖直方向上的初速度为零,故小铁球1先到达P点;(3)发现小铁球1和小铁球3总是在空中相碰,说明两者在竖直方向上的运动性质相同,故说明小铁球1在竖直方向上做自由落体运动.3.(2018·首师大附中期中)(1)平抛物体的运动规律可以概括为两点:①水平方向做匀速运动,②竖直方向做自由落体运动.为了研究平抛物体的运动,可做下面的实验:如图9所示,用小锤打击弹性金属片,A球就水平飞出,同时B球被松开,做自由落体运动,两球同时落到地面,改变高度,重复实验,观察到相同现象,这个实验________.图9A.只能说明上述规律中的第①条B.只能说明上述规律中的第②条C.不能说明上述规律中的任何一条D.能同时说明上述两条规律(2)在做研究平抛运动的实验时,让小球多次沿同一轨道运动,通过描点法画出小球平抛运动的轨迹.如图乙所示是用一张印有小方格的纸记录的轨迹,小方格的边长为L,小球在平抛运动途中的几个位置如图乙中的a、b、c、d所示,则由图乙可知小球从a运动到b和从b运动到c的时间是________(选填“相等”或“不相等”)的,小球从a运动到b的时间Δt=________,小球做平抛运动的初速度为v0=________(用L、g表示).『答案』(1)B(2)相等Lg2gL『解析』(1)该实验中两小球是同时落地的,能说明A球在竖直方向的分运动与B球的运动完全相同,选项B正确.(2)小球做平抛运动,水平方向的分运动是匀速直线运动,由题图乙可知,小球从a到b与从b到c的水平位移相等,因此时间相等.在竖直方向上,位移的增量满足关系Δx=g(Δt)2,则小球从a运动到b的时间为Δt=Lg.水平位移2L=v0Δt,结合前式可得v0=2gL.。
5.3 实验:探究平抛运动的特点学习目标1.知道什么是抛体运动和平抛运动。
2.能根据运动的合成与分解以及对比法分别探究平抛运动竖直方向和水平方向的分运动特点。
课前预习1.抛体运动和平抛运动(1)抛体运动:以一定的速度将物体抛出,在空气阻力可以忽略的情况下,物体只受力的作用,这时的运动叫作。
(2)平抛运动:初速度沿方向的抛体运动。
2.实验原理(1)实验思路:根据运动的合成与分解原理,平抛运动可看作沿和的两个分运动的合运动。
(2)实验方案方案一:用频闪照相等方法记录做平抛运动的物体经过相等时间间隔所到达的位置,获得水平方向和竖直方向的位移随时间变化的具体数据,便可以独立分析水平方向和竖直方向的运动规律。
方案二:在水平和竖直两个方向中,先研究其中一个方向的运动规律,再设法分析另外一个方向的运动规律。
3.实验器材(方案二)(1)探究平抛运动竖直分运动特点的实验器材:小锤一个、两个相同的小铁球、平抛竖落仪一个。
(2)探究平抛运动水平分运动特点的实验器材:斜槽、钢球、白纸、复写纸、铅垂线、铅笔、平抛铁架台(有背板及水平放置的可上下调节的挡板)。
课堂探究一探究过程·获取数据仔细观察下列图片,认真回答下列问题。
探究1:如图甲,如何探究平抛运动竖直方向的运动特点?探究2:探究平抛运动竖直方向的运动特点时需要注意什么?探究3:如图乙,如何探究平抛运动水平方向的运动特点?探究4:探究平抛运动水平方向的运动特点时需要注意什么?二分析数据·得出结论探究1:探究平抛运动竖直方向运动特点时,A、B两球哪个先落地?说明什么?探究2:得到钢球做平抛运动的轨迹后,如何选取坐标原点和坐标轴?探究3:如图曲线OP是钢球做平抛运动的轨迹,如何由竖直方向的分运动确定“相等的时间间隔”?探究4:根据运动的合成与分解,测出相等时间间隔内的水平位移,你能得出什么结论?探究5:由实验得出平抛运动的特点是什么?三误差分析·实验创新误差分析1.A、B两球由于不完全相同,因而在空中所受阻力不同,产生误差。
第五章 曲线运动第三节 实验:研究平抛运动编制 审核 编号一、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y =ax 2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x =v 0t 、y =12gt 2得初速度v 0=x ·g 2y. 三、实验器材 斜槽、小球、方木板、铁架台、坐标纸、图钉、重垂线、三角板、铅笔、刻度尺.四、实验步骤1.安装调整(1)将带有斜槽轨道的木板固定在实验桌上,其末端伸出桌面外,轨道末端切线水平.(2)用图钉将坐标纸固定于竖直木板的左上角,把木板调整到竖直位置,使板面与小球的运动轨迹所在平面平行且靠近.如图531所示.图5312.建立坐标系:把小球放在槽口处,用铅笔记下小球在槽口(轨道末端)时球心所在木板上的投影点O ,O 点即为坐标原点,用重垂线画出过坐标原点的竖直线作为y 轴,画出水平向右的x 轴.3.确定小球位置 (1)将小球从斜槽上某一位置由静止滑下,小球从轨道末端射出,先用眼睛粗略确定做平抛运动的小球在某一x 值处的y 值.(2)让小球由同一位置自由滚下,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.(3)用同样的方法确定轨迹上其他各点的位置.4.描点得轨迹:取下坐标纸,将坐标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轨迹.五、数据处理1.判断平抛运动的轨迹是否为抛物线在x 轴上作出等距离的几个点A 1、A 2、A 3…向下作垂线,垂线与抛体轨迹的交点记为M 1、M 2、M 3…用刻度尺测量各点的坐标(x ,y ).(1)代数计算法:将某点(如M 3点)的坐标(x ,y )代入y =ax 2求出常数a ,再将其他点的坐标代入此关系式看看等式是否成立,若等式对各点的坐标都近似成立,则说明所描绘得出的曲线为抛物线.(2)图象法:建立y x 2坐标系,根据所测量的各个点的x 坐标值计算出对应的x 2值,在坐标系中描点,连接各点看是否在一条直线上,若大致在一条直线上,则说明平抛运动的轨迹是抛物线.2.计算初速度:在小球平抛运动轨迹上选取分布均匀的六个点——A 、B 、C 、D 、E 、F ,用刻度尺、三角板测出它们的坐标(x ,y ),并记录在下面的表格中,已知g 值,利用公式y =12gt 2和x =v 0t ,1.安装斜槽时,其末端切线不水平,导致小球离开斜槽后不做平抛运动.2.建立坐标系时,坐标原点的位置确定不准确,导致轨迹上各点的坐标不准确.3.小球每次自由滚下时起始位置不完全相同,导致轨迹出现误差.4.确定小球运动的位置时不准确,会导致误差.5.量取轨迹上各点坐标时不准确,会导致误差.七、注意事项1.斜槽安装: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,将其向两边各轻轻拨动一次,若没有明显的运动倾向,斜槽末端的切线就水平了.2.方木板固定: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.小球释放(1)小球每次必须从斜槽上同一位置滚下.(2)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.4.坐标原点: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.初速度的计算: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.八、获得平抛运动轨迹的其他方法1.喷水法如图532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,加上一个很细的喷嘴.图532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533所示.图533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.实验探究一实验器材与实验操作(1)在做“研究平抛运动”实验时,除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外,下列器材中还需要的是________.A.游标卡尺B.秒表C.坐标纸D.天平E.弹簧测力计F.重垂线(2)(多选)实验中,下列说法正确的是()A.应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下B.斜槽轨道必须光滑C.要使描出的轨迹更好地反映真实运动,记录的点应适当多一些D.斜槽轨道末端可以不水平【答案】(1)C、F(2)A、C实验探究二实验误差与数据处理(2015·崇文高一检测)(1)(多选)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.使斜槽末端的切线保持水平图534(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534所示,求出小球做平抛运动的初速度为________m/s.【答案】(1)ACD(2)2.0实验探究三实验创新设计如图535所示,研究平抛运动规律的实验装置放置在水平桌面上,利用光电门传感器和碰撞传感器可测得小球的水平初速度和飞行时间,底板上的标尺可以测得水平位移.保持水平槽口距底板高度h=0.420 m不变.改变小球在斜槽导轨上下滑的起始位置,测出小球做平抛运动的初速度v0、飞行时间t和水平位移d,记录在表中.图535(1)由表中数据可知,在h一定时,小球水平位移d与其初速度v0成________关系,与________无关.(3)另一位同学分析并纠正了上述偏差后,另做了这个实验,竟发现测量值t′依然大于自己得到的理论值t′理,但二者之差在3~7 ms之间,且初速度越大差值越小.对实验装置的安装进行检查,确认斜槽槽口与底座均水平,则导致偏差的原因是____________________________________.【解析】(1)由题表中数据可知,h一定时,小球的水平位移d与初速度v0成正比关系,与时间t无关.(2)该同学计算时重力加速度取的是10 m/s2,一般情况下应取9.8 m/s2,从而导致约3 ms的偏差.(3)小球直径过大、小球飞过光电门需要时间或光电门传感器置于槽口的内侧,使测量值大于理论值.【答案】(1)正比飞行时间t(2)计算时重力加速度取值(10 m/s2)大于实际值(3)见解析。
5.3实验:研究平抛运动教案(人教版必修2)1.描述平抛运动的轨迹常用的有以下几种方法:(1)利用实验室的斜面小槽等器械.钢球从斜槽上滚下,冲过水平槽飞出后做__________运动,每次钢球都应从斜槽上的____________滚下.用铅笔描出小球经过的________.通过多次实验,在竖直白纸上记录钢球所经过的________,连起来就获得钢球做平抛运动的轨迹.(2)用细水柱显示平抛运动的轨迹.水从________的管口喷出,在空中形成曲折的细水柱,想法把细水柱所显示的________运动的轨迹描在纸上.(3)用 ________相机或 ________摄像机记录平抛运动的轨迹.2.判断平抛运动的轨迹能否是抛物线的方法:用刻度尺丈量某点的x、 y 两个坐标,代入________,求出 a 的数值,再选用其余的点,进一步求 a 的______ ,若求得的结果相同,则说明平抛运动的轨迹是__________.3.利用描迹法描出小球的运动轨迹,成立坐标系,测出轨迹曲线上某一点的坐标x 和 y,依据公式:x=__________ 和y=________,便可求得v0= xg ,即为小球做平抛运动2y的初速度.4.在做“研究平抛运动”的实验时,能够经过描点法画出小球的平抛运动轨迹,并求出平抛运动的初速度.实验装置如图 1 所示.图 1(1)实验时将固定有斜槽的木板放在实验桌上,实验前要检查木板能否水平,请简述你的检查方法: ____________________________________.(2)对于这个实验,以下说法正确的选项是()A.小球开释的初始地点越高越好B.每次小球要从同一高度由静止开释C.实验前要用重垂线检查坐标纸上的竖直线能否竖直D.小球的平抛运动要凑近但不接触木板【观点规律练】知识点一仪器的选择及操作1.在做“研究平抛运动”实验时,(1)除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉以外,以下器材中还需要的是________.A .游标卡尺C.坐标纸B.秒表D.天平E.弹簧秤F.重垂线(2)实验中,以下说法正确的选项是________.A.应使小球每次从斜槽上相同的地点自由滑下B.斜槽轨道一定圆滑C.斜槽轨道尾端能够不水平D.要使描出的轨迹更好地反应真切运动,记录的点应适合多一些E.为了比较正确地描出小球运动的轨迹,应当用一条曲线把全部的点连结起来2.在“研究平抛运动的运动规律”的实验中,能够描述出小球平抛运动的轨迹,实验简要步骤以下:A .让小球多次从__________________ 地点滚下,记下小球遇到铅笔笔尖的一系列地点.B.按图 2 安装好器械,注意____________________________________ ,记下平抛初位置 O 点和过 O 点的竖直线.图 2C.取下白纸,以 O 为原点,以竖直线为 y 轴成立坐标系,用光滑曲线画平抛运动物体的轨迹.达成上述步骤,将正确的答案填在横线上.知识点二实验注意事项3.在用斜槽轨道做“研究平抛运动的规律”的实验时,让小球多次沿同一轨道运动,经过描点法画出小球做平抛运动的轨迹.为了能够较正确地描出其运动轨迹,下边列出了一些操作要求,此中正确的选项是()A.经过调理斜槽使其尾端切线水平B.每次开释小球的地点能够不一样C.每次一定由静止开释小球D.小球运动时不该与木板上的白纸(或方格纸 )相接触【方法技巧练】一、平抛运动初速度的求解方法4.图 3如图 3 所示, A、 B 是两块竖直搁置的薄纸片,子弹以水平速度穿过块纸片上穿的两个洞高度差为h, A、B 间水平距离为L,则子弹穿过A 后再穿过B,在两A 时的速度是:__________.5.图 4 甲是研究平抛运动的实验装置图,图乙是实验后在白纸上作的图和测得的数据.图 4(1)图乙上标出了O 点及 Ox 、Oy 轴,请说明这两条坐标轴是怎样作出的;(2)说明判断槽口切线能否水平的方法;(3)实验过程中需经过多次开释小球才能描述出小球运动的轨迹,进行这一实验步骤时应注意什么?(4)依据图乙给出的数据,计算此平抛运动的初速度v0.二、创新实验的设计方法6.图 5试依据平抛运动原理设计“丈量弹射器弹丸出射初速度”的实验方案.供给的实验器械为弹射器 (含弹丸,见图 5)、铁架台 (带有夹具 )、米尺.(1)画出实验表示图;(2)在安装弹射器时应注意________________________________ ;(3)实验中需要丈量的量(并在表示图顶用字母标出)为______________ ;(4)因为弹射器每次射出的弹丸初速度不行能完整相等,在实验中应采纳的方法是________________________________________________________________________ ;(5)计算公式为 _________________________________________________ .7.如图 6 所示,用底部带孔的玻璃试管和弹簧能够组装一个简略“多功能实验器”,利用该实验器,一方面能测弹簧的劲度系数,另一方面可丈量小球做平抛运动的初速度.(1)用该装置丈量弹簧劲度系数图 6k 时需要读出几次操作时的________________ 和________________ ,而后由公式____________________ 求出k 的均匀值.(2)使用该装置丈量小球的初速度时,需要多次将弹簧的右端压到 ______(填“同一”或“不一样” )地点.而后分别测出小球几次飞出后的 ____________和 ________________ ,再由公式________________ 求出初速度的均匀值.参照答案课前预习练1.(1)平抛同一地点地点 地点(2) 水平 平抛 (3) 数码 数码2.y = ax 2 值 抛物线1 23.v 0 t 2gt 4.(1)将小球放在槽的尾端任一地点 (或木板上 ),看小球可否静止 (或用水平仪检查木板是否水平 ) (2)BCD分析 (1) 小球放在槽的尾端任一地点都静止,说明尾端切线水平. (2)着落高度越大,初速度越大,一是地点不好用眼捕获察看估测,二是坐标纸上描出的轨迹图线太靠上面,坐标纸利用不合理,A 错误; 每次从同一高度开释, 保证小球每次拥有相 同的水平速度,B 正确;木板要竖直且让球凑近但不接触木板,以减少碰撞和摩擦,C 、D 正 确.讲堂研究练1.(1)CF(2)AD分析 此题考察的是仪器的选择和实验的注意事项.实验还需要的器械是坐标纸和重垂线,描出的轨迹在座标纸上,方便数据办理,重垂线是用来确立竖直木板能否竖直并确立纵坐标的.做平抛运动的实验时,斜槽尾端一定水平,以保证小球做平抛运动,使小球每次从斜槽上相同的地点自由滑下,以使小球在斜槽尾端速度相同;在描绘小球运动轨迹时,应用光滑的曲线连点,偏离轨迹较远的点可舍去.评论 注意事项口诀:斜槽尾端要水平,每次放球地点同,确立小球地点准,描得轨迹刚刚行.2. A. 斜槽上的相同 B .斜槽尾端切线水平,方木板竖直且与小球运动轨迹所在竖直面平行分析 为保证小球的运动轨迹相同,应使小球每次做平抛运动的初速度相同,所以应让小球每次都从斜槽上的相同地点滚下,安装器械时应注意使斜槽尾端水平,方木板竖直且板面与斜槽尾端切线平行紧靠斜槽尾端搁置.3.ACD [因为平抛运动要求物体在抛出时一定只拥有水平方向的速度, 所以一定保证斜槽尾端水平,故 A 正确;在用描点法做平抛运动的轨迹时,每次只好描出一个点,应让小球 多次沿同一轨道做相同的平抛运动, 所以每次一定从同一地点由静止开释小球, 故 B 错误而 C正确;小球在着落过程中不可以与白纸 (或方格纸 )相接触,不然因为摩擦或碰撞会改变小球平抛运动的轨迹,所以 D 正确. ]4.Lg2h分析 子弹在两纸片间做平抛运动.所以: L = vt , h =1g t 2.解方程可得: v = L2 评论 依据平抛运动的分运动的等时性,将两个分运动联立求解即可求得初速度5.看法析g . 2h v. 分析 (1) 利用拴在槽口处的重垂线作出 Oy 轴,Ox 轴与 Oy 轴垂直, O 点在槽口上方 r (小球半径 )处.(2) 将小球放在槽口的水平部分,小球既不向里滚也不向外滚,说明槽口尾端是水平的.(3) 应注意使小球每次都从轨道同一地点由静止开释.gt 2 (4)利用 B 点进行计算,由 y = 2 ,代入数据得:t =2y = 0.30 s , v 0= x= 1.6 m/s. g t6.看法析分析 依据研究平抛运动的实验和平抛运动的原理,可知使弹丸做平抛运动,经过丈量着落高度可求出时间,再测出水平位移可求出平抛的初速度.(1)实验表示图以下图: (2)弹射器一定保持水平;(3)弹丸降落高度 y 和水平射程 x ;(4)在不改变高度 y 的条件下进行多次实验, 丈量水平射程 x ,得出水平射程 x 的均匀值 x ,以减小偏差;1 2,所以 t =2y(5)因为 y = gtg2xxg2y = x 又因 x = v 0t ,故 v 0= t =2y.g7.(1) 弹簧测力计的示数 F 弹簧的伸长量(2)同一 水平位移 s竖直高度 hv 0= sFx k = xg 2h。
5.3 实验:研究平抛运动学案(人教版必修2)
1.描绘平抛运动的轨迹常用的有以下几种方法:
(1)利用实验室的斜面小槽等器材.钢球从斜槽上滚下,冲过水平槽飞出后做__________ 运动,每次钢球都应从斜槽上的____________滚下.用铅笔描出小球经过的________.通过多次实验,在竖直白纸上记录钢球所经过的________,连起来就得到钢球做平抛运动的轨迹.
(2)用细水柱显示平抛运动的轨迹.水从________的管口喷出,在空中形成弯曲的细水柱,设法把细水柱所显示的________运动的轨迹描在纸上.
(3)用________相机或________摄像机记录平抛运动的轨迹.
2.判断平抛运动的轨迹是不是抛物线的方法:用刻度尺测量某点的x、y两个坐标,代
入________,求出a的数值,再选取其他的点,进一步求a的______,若求得的结果相同,则说明平抛运动的轨迹是__________.
3.利用描迹法描出小球的运动轨迹,建立坐标系,测出轨迹曲线上某一点的坐标x和y,
根据公式:x=__________和y=________,就可求得v0=x g
2y
,即为小球做平抛运动
的初速度.
4.在做“研究平抛运动”的实验时,可以通过描点法画出小球的平抛运动轨迹,并求出平抛运动的初速度.实验装置如图1所示.
图1
(1)实验时将固定有斜槽的木板放在实验桌上,实验前要检查木板是否水平,请简述你的
检查方法:____________________________________.
(2)关于这个实验,以下说法正确的是()
A.小球释放的初始位置越高越好
B.每次小球要从同一高度由静止释放
C.实验前要用重垂线检查坐标纸上的竖直线是否竖直
D.小球的平抛运动要靠近但不接触木板
【概念规律练】
知识点一仪器的选择及操作
1.在做“研究平抛运动”实验时,(1)除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外,下列器材中还需要的是________.
A.游标卡尺B.秒表
C.坐标纸D.天平
E.弹簧秤F.重垂线
(2)实验中,下列说法正确的是________.
A.应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下
B.斜槽轨道必须光滑
C.斜槽轨道末端可以不水平
D.要使描出的轨迹更好地反映真实运动,记录的点应适当多一些
E.为了比较准确地描出小球运动的轨迹,应该用一条曲线把所有的点连接起来
2.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__________________位置滚下,记下小球碰到铅笔笔尖的一系列位置.B.按图2安装好器材,注意____________________________________,记下平抛初位置O点和过O点的竖直线.
图2
C.取下白纸,以O为原点,以竖直线为y轴建立坐标系,用平滑曲线画平抛运动物体的轨迹.
完成上述步骤,将正确的答案填在横线上.
知识点二实验注意事项
3.在用斜槽轨道做“研究平抛运动的规律”的实验时,让小球多次沿同一轨道运动,通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹.为了能够较准确地描出其运动轨迹,下面列出了一些操作要求,其中正确的是()
A.通过调节斜槽使其末端切线水平
B.每次释放小球的位置可以不同
C.每次必须由静止释放小球
D.小球运动时不应与木板上的白纸(或方格纸)相接触
【方法技巧练】
一、平抛运动初速度的求解方法
4.
图3
如图3所示,A、B是两块竖直放置的薄纸片,子弹以水平速度穿过A后再穿过B,在两块纸片上穿的两个洞高度差为h,A、B间水平距离为L,则子弹穿过A时的速度是:
__________.
5.图4甲是研究平抛运动的实验装置图,图乙是实验后在白纸上作的图和测得的数据.
图4
(1)图乙上标出了O点及Ox、Oy轴,请说明这两条坐标轴是如何作出的;
(2)说明判断槽口切线是否水平的方法;
(3)实验过程中需经过多次释放小球才能描绘出小球运动的轨迹,进行这一实验步骤时应注意什么?
(4)根据图乙给出的数据,计算此平抛运动的初速度v0.
二、创新实验的设计方法
6.
图5
试根据平抛运动原理设计“测量弹射器弹丸出射初速度”的实验方案.提供的实验器材为弹射器(含弹丸,见图5)、铁架台(带有夹具)、米尺.
(1)画出实验示意图;
(2)在安装弹射器时应注意________________________________;
(3)实验中需要测量的量(并在示意图中用字母标出)为______________;
(4)由于弹射器每次射出的弹丸初速度不可能完全相等,在实验中应采取的方法是
________________________________________________________________________;(5)计算公式为_________________________________________________.
7.如图6所示,用底部带孔的玻璃试管和弹簧可以组装一个简易“多功能实验器”,利用该实验器,一方面能测弹簧的劲度系数,另一方面可测量小球做平抛运动的初速度.
图6
(1)用该装置测量弹簧劲度系数k时需要读出几次操作时的________________和
________________,然后由公式____________________求出k的平均值.
(2)使用该装置测量小球的初速度时,需要多次将弹簧的右端压到______(填“同一”或“不同”)位置.然后分别测出小球几次飞出后的____________和________________,再由公式________________求出初速度的平均值.
参考答案
课前预习练
1.(1)平抛同一位置位置位置(2)水平平抛(3)数码数码2.y=ax2值抛物线
3.v0t 1
2 gt2
4.(1)将小球放在槽的末端任一位置(或木板上),看小球能否静止(或用水平仪检查木板是否水平)(2)BCD
解析(1)小球放在槽的末端任一位置都静止,说明末端切线水平.
(2)下落高度越大,初速度越大,一是位置不好用眼捕捉观察估测,二是坐标纸上描出的轨迹图线太靠上边,坐标纸利用不合理,A错误;每次从同一高度释放,保证小球每次具有相同的水平速度,B正确;木板要竖直且让球靠近但不接触木板,以减少碰撞和摩擦,C、D正确.
课堂探究练
1.(1)CF(2)AD
解析本题考查的是仪器的选择和实验的注意事项.实验还需要的器材是坐标纸和重垂线,描出的轨迹在坐标纸上,方便数据处理,重垂线是用来确定竖直木板是否竖直并确定纵坐标的.做平抛运动的实验时,斜槽末端必须水平,以保证小球做平抛运动,使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下,以使小球在斜槽末端速度相同;在描画小球运动轨迹时,应用平滑的曲线连点,偏离轨迹较远的点可舍去.
点评注意事项口诀:斜槽末端要水平,每次放球位置同,确定小球位置准,描得轨迹方才行.
2.A.斜槽上的相同B.斜槽末端切线水平,方木板竖直且与小球运动轨迹所在竖直面平行
解析为保证小球的运动轨迹相同,应使小球每次做平抛运动的初速度相同,所以应让小球每次都从斜槽上的相同位置滚下,安装器材时应注意使斜槽末端水平,方木板竖直且板面与斜槽末端切线平行紧靠斜槽末端放置.
3.ACD[因为平抛运动要求物体在抛出时必须只具有水平方向的速度,因此必须保证斜槽末端水平,故A正确;在用描点法做平抛运动的轨迹时,每次只能描出一个点,应让小球多次沿同一轨道做同样的平抛运动,因此每次必须从同一位置由静止释放小球,故B错误而C 正确;小球在下落过程中不能与白纸(或方格纸)相接触,否则由于摩擦或碰撞会改变小球平抛运动的轨迹,所以D正确.]
4.L g 2h
解析子弹在两纸片间做平抛运动.因此:L=v t,h=1
2
gt2.解方程可得:v=L
g
2h
.
点评根据平抛运动的分运动的等时性,将两个分运动联立求解即可求得初速度v.
5.见解析
解析(1)利用拴在槽口处的重垂线作出Oy轴,Ox轴与Oy轴垂直,O点在槽口上方r(小球半径)处.
(2)将小球放在槽口的水平部分,小球既不向里滚也不向外滚,说明槽口末端是水平的.
(3)应注意使小球每次都从轨道同一位置由静止释放.
(4)利用B点进行计算,由y=gt2
2
,代入数据得:
t=2y
g
=0.30 s,v0=
x
t
=1.6 m/s.
6.见解析
解析根据研究平抛运动的实验和平抛运动的原理,可知使弹丸做平抛运动,通过测量下落高度可求出时间,再测出水平位移可求出平抛的初速度.
(1)实验示意图如图所示: (2)弹射器必须保持水平;
(3)弹丸下降高度y 和水平射程x ; (4)在不改变高度y 的条件下进行多次实验,测量水平射程x ,得出水平射程x 的平均值x ,
以减小误差;
(5)因为y =12gt 2
,所以t =
2y g 又因x =v 0t ,故v 0=x
t
=
x 2y g
=x g 2y
. 7.(1)弹簧测力计的示数F 弹簧的伸长量Δx k =F Δx
(2)同一 水平位移s 竖直高度h v 0=s g
2h。