2012优化方案高三物理一轮复习课件--实验五 探究平抛运动的规律

求出小球平抛的初速度，并计算其平均值．
二、数据处理
在分析实验结果时，一般是根据方格纸记录的轨
迹求抛体的初速度v0，解答依据有两条：其一是
研究平抛物体的运动实验的原理；其二是匀变速
直线运动的规律，在水平方向上Δx＝v0t，在竖
直方向上Δy＝aT2即可求出v0.
三、误差分析
1．安装斜槽时，其末端切线不水平速直线运动，由
图中可看出相邻两点的水平位移均为2L，故每相
邻两点之间的时间间隔是相等的，设为T，由于
平抛运动在竖直方向是自由落体运动，在水平方
向是匀速直线运动，根据运动学知识可知：
v0＝2L/T
Δs＝gT2
①
②
其中 Δs＝3L－2L＝2L－L＝L，所以 T＝
Δs ＝ g
图4－5－3
【解析】 (1)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．每次从 斜槽上同一高度处由静止释放小球，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 板上的坐标纸接触，就会改变它的运动，便不是 平抛运动．故选项a、c、e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选项中改变x的值 应视小球运动过程中的实际情况而定，每次改变 x的值不一定相同；f选项中应根据记下的一系列 位置，用平滑的曲线画出小球做平抛运动的轨迹.
实验五 探究平抛运动的规律
实 验 五 探 究 平 抛 运 动 的 规 律
知识要点归纳
过程分析导引
实验典例精析
知能优化演练
知识要点归纳
实验目的 1．用描迹法描出平抛物体的运动轨迹． 2．根据运动轨迹求出平抛物体的初速度． 实验原理
平抛运动可以看作是两个分运动的合成：一个
是水平方向的匀速直线运动，其速度等于平抛
L ， g 代入①式得 v0＝2 gL＝0.70 m/s. 3L 3 小球在 b 点的竖直分速度 vy＝ ＝ gL(利用中间 2T 2 时刻的瞬时速度等于整段时间的平均速度)，小球 在 b 点的速度为 vb＝ 5 2 2 v0＋vy ＝ 2 0.70 m/s gL＝0.875 m/s.
【答案】 (1)ace (2)2 gL
例1
(2011年湖北黄冈中学月考)在“研究平
抛物体的运动”的实验中，用如图4－5－2所
示的实验装置：
图4－5－2
(1)将两个完全相同的斜滑轨固定在同一竖直面
内，它们的最下端水平，把两个质量相等的小
钢球，从斜面的顶点由静止同时释放，滑道2与
光滑水平面吻合，观察到______，说明______.
(2)在教材“研究平抛物体的运动”的实验中可
纸、图钉、细线、刻度尺、三角板、重锤、
铅笔．
过程分析导引
一、实验步骤
1．描绘平抛物体的运动轨迹
(1)将斜槽放在桌面上，让其末端伸出桌面边缘
外，调节末端，使槽末端切线水平，随之将其 固定，如图4－5－1所示． (2)在带有支呆的木板上，用图钉钉好白纸，并 让竖直放置的木板左上方靠近槽口，使小球滚
下飞出后的轨道平面跟板面平行，如图4－5－1
物体运动的初速度；另一个是竖直方向的自由
落体运动．利用铅笔确定做平抛运动的小球运 动时经过的若干不同位置，然后描出运动轨迹， 建立坐标系，测出曲线上任一点的坐标 x 和 y， 1 2 利用公式 x＝v0t 和 y＝ gt ，就可求出小球的水 2 平分速度，即平抛物体的初速度．
实验器材 斜槽(附金属小球)、木板及竖直固定支架、白
c．每次必须由静止释放小球
d．记录小球位置时每次改变的x值必须相同 e．小球运动时不应与木板上的坐标纸相接触 f．取下坐标纸，将球的各位置用直尺将点连成 折线
(2)若用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的
边长为L＝1.25 cm，小球在平抛运动途中的几个
位置如图4－5－3中的a、b、c、d所示，则小球平 抛的初速度的计算式为v0＝_______(用L、g表示), 其值是_______；小球在b点的速度大小为______. (取g＝9.8 m/s2)
与竖直方向垂直的x轴，再将上面依次记下的点
连成平滑曲线，这就是平抛小球的运动轨迹．
2．求平抛小球的初速度 (1)以 O 点为原点，水平方向为 x 轴、竖直向下 方向为 y 轴建立坐标系． (2)在平抛小球运动轨迹上选取 A、B、C、D、E 五个点， 测出它们的 x、 坐标值， y 记到表格内． (3)把测到的坐标值依次代入公式 v0＝x g ， 2y
以测出小球经过曲线上任意位置的瞬时速度．
实验简要步骤如下：
A．让小球多次从________位置无初速滚下，记 下小球穿过卡片孔的一系列的位置． B．按教材图安装好器材，注意调整________， 记下斜槽末端O点和过O点的竖直线． C．测出曲线上某点的位置坐标x、y，用v＝ ________算出该点的瞬时速度． D．取下白纸，以O点为原点，以竖直线为轴建 立坐标系，用平滑曲线画平抛轨迹． ①完成上述步骤，将正确的答案填在横线上． ②上述实验步骤的理顺序是________．
所示．
图4－5－1
(3)把小球飞离斜槽末端时的球心位置投影到 白纸上，在白纸上标出O的位置，过O点用重 垂线画出竖直线，定为y轴．
(4)让小球每次都从斜槽上同一适当位置由静止
滚下，移动笔尖在纸上的位置，当小球恰好与
笔尖正碰时，在白纸上依次记下这些点的位置.
(5)把白纸从木板上放下来，用三角板过O点作
0.875 m/s
创新实验
例3
(2011年灵璧一中月考)有人想设计制作
一“平抛运动扫描仪”，所用的器材有：已用
过的医用吊针(整套，见图4－5－4甲所示)；竖 直木板1块；厚为0.5 cm的光滑小木条；钉子； 白纸1张；图钉4枚；小钢球1个；重垂线；直 尺1把；染了红墨水的水；铁架台．
图4－5－4
对注意事项及数据处理的考查
例2 在做“研究平抛物体的运动”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．
(1)为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出一
些操作要求，将你认为正确的选项的字母代号
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
【解析】 (1)根据研究平抛物体运动的实验原理 知，物体在水平方向上做匀速直线运动，因此可 观察到：球 1 在水平轨道上击中小球 2，说明了 平抛运动在水平方向上的分运动是匀速直线运动． (2)为保证小球每次平抛运动的初速度相同，需保 证每次从同一位置无初速滚下．另外注意调整斜 槽末端切线水平，以保证小球做平抛运动．根据
(1)证明从针头滴出的水滴的出口速度大小是不变 的．
(2)请你帮他设计这一“平抛运动扫描仪”，并写
出实验方案和步骤． 【解析】 (1)要证明从针头出来的所有水滴速度 大小不变，只要证明针头处的压强在出水过程中 是不变的即可．打开塑料管上的开关，待流出一
部分水稳定后，瓶口处的压强总是等于外界大气
压强，针头处A的压强是pA＝p0＋ρgh，A处水的
2．建立坐标系时，以斜槽末端端口位置为坐标
原点，实际上应以末端端口上的小球球心位置为
坐标原点．
3．小球每次滚下的初位置不同而产生误差．
4．由于空气阻力存在，并不是真正的平抛．
四、注意事项
1．实验中必须保持斜槽末端水平．
2．要用重垂线检查木板、坐标纸上的竖线是否
竖直．
3．小球必须每次从斜槽上相同的开始位置自由
④将针头用透明胶贴在小木条的外边缘，注意针
头与小木条平行；
⑤将白纸用4个图钉固定在针头右侧的木板上； ⑥在针头出口处下方挂重垂线(如图4－5－4乙所 示)； ⑦打开塑料管上的开关，待稳定时，我们看到红
色的水从针头口呈线状水平射出，并靠近但不接
触白纸做平抛运动．
【答案】
见解析
本部分内容讲解结束
按ESC键退出全屏播放 点此进入课件目录
压强与 A 处空气的压强差 Δp＝pA－p0＝ρgh，从 理论上可以证明水滴从 A 处出来的速率 v＝ 2gh. 只要瓶中的水未滴完，则 h 不变，所以 v 不变． (2)设计方案和步骤： ①将红墨水装入吊瓶中，并将开关关上； ②在竖直放置的木板左端上方水平地钉小木条 (以小钢球放在其上不左右滚动为准)； ③将吊瓶用铁架台挂在木板的左上方(可把铁架 台放在板凳上)；
1 2 水平方向上 x＝v0t，竖直方向上 y＝ gt ，v2＝ y 2 2gy ， 得 切 线 上 某 点 速 度 为 v ＝ v2＋v2 ＝ 0 y gx2 ＋2gy. 2y
【答案】 (1)球 1 在水平轨道上击中小球 2 平 抛运动在水平方向上的分运动是匀速直线运动 (2)①A.斜槽上相同 C．v＝ B．斜槽末端切线水平 gx2 ＋2gy ②BADC 2y
滚下．
4．实验时，眼睛应平视运动小球，并较准确地
确定通过的位置．
5．要用平滑曲线画出轨迹，舍弃个别偏差较大
的点．在轨迹上选点时，不要离抛出点过近，
并且使所选取的点之间尽量远离．
6．要在斜槽上适当的高度释放小球，使它水平
抛出时以较大的水平速度运动，从而减小相对
误差．
实验典例精析
对实验原理及操作步骤的考查