5.3 实验：研究平抛运动 课件（人教必修2）
文档属性
| 名称 | 5.3 实验：研究平抛运动 课件（人教必修2） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 564.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2013-03-07 12:03:23 | ||
图片预览
文档简介
课件31张PPT。第五章实验理论指导典题案例导析题型一题型二第3节题型三知能演练提升 三、实验器材
1．描迹法
斜槽轨道、小钢球、木板、白纸、图钉、重锤、直尺、三角板、铅笔等。
2．喷水法
饮料瓶、瓶塞、两端开口的细管(其中一根弯成直角，其一端接一段更细的硬管)、白纸、木板。 四、实验步骤
1．描迹法
实验装置如图5－3－1所示，钢球从
斜槽上滚下，冲过水平槽飞出后做平抛
运动。每次都使钢球在斜槽的同一位置
滚下，钢球在空中做平抛运动的轨迹就是一定的。用铅笔描出小球每次经过的位置，通过多次实验，在竖直白纸上记录钢球经过的多个位置，连起来可得到钢球平抛运动的轨迹。图5－3－1 2．喷水法
如图5－3－2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。
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。图5－3－2 3．频闪照相法
用数码照相机可记录下平抛运动的轨迹，如图5－3－3所示。
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。图5－3－3 五、数据处理
1．判断平抛运动的轨迹是抛物线
(1)如图5－3－4所示，在x轴上作出等距离的几个点A1、A2、A3、…，把线段OA1的长度记为L，那么OA2＝2L、OA3＝3L、…，过A1、A2、A3、…向下作垂线，与轨迹的交点记为M1、M2、M3、…图5－3－4 (2)设轨迹是一条抛物线，则M1、M2、M3、…各点的y坐标与x坐标应该具有的形式为y＝ax2，a是常量。
(3)用刻度尺测量某点的x、y两个坐标，代入y＝ax2中，求出常量a。
(4)测量其他几个点的x、y坐标，代入上式，看由各点坐标求出的a值是否相等。如果在误差允许范围内相等，就说明该曲线为抛物线。 六、注意事项
(1)利用描迹法做实验时必须调整斜槽末端的切线沿水平方面。
(2)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)小球每次必须从斜槽上同一位置滚下。 (4)坐标原点不能是槽口的端点，应是小球出槽口时球心在木板上的投影点。
(5)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。
(6)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。 七、误差分析
(1)用描迹法时斜槽末端没有水平，使得小球离开斜槽后不做平抛运动。
(2)描点不准确。
(3)在轨迹上量取某点坐标(x，y)时出现误差。八、它案设计
对比实验法研究平抛运动规律。
实验装置如图5－3－5所示。图5－3－5 1．研究水平方向上的分运动的性质
(1)把两个小钢珠分别吸在电磁铁C、D上，切断电源，使两个小钢珠以相同的初速度分别从轨道A、B同时射出。
(2)同步改变电磁铁C、D与轨道出口水平线之间的高度，多次重复以上步骤。
我们看到两个小钢珠每次都发生相碰，因此可以得出两个小钢珠在水平方向的运动是相同的，即平抛运动在水平方向上的分运动是匀速直线运动。 2．研究竖直方向上的分运动的性质
(1)把两个小钢珠分别吸在电磁铁C、E上，切断电磁铁C的电源，使一只小钢珠从轨道A射出，并在射出时碰撞开关ＴS，使电磁铁E断电释放它吸着的小钢珠。
(2)调整电磁铁E的位置，让电磁铁E从N向M移动，多次重复以上步骤。
我们看到两个小钢珠每次都发生相碰，因此可以得出两个小钢珠在竖直方向的运动是相同的，即平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动。 [例1] 在“研究平抛运动”的实验中，可以描绘平抛物体运动轨迹和求物体的平抛初速度。实验简要步骤如下：
A.让小钢球多次从________位置上滚下，记下小球运动途中经过的一系列位置；
B．安装好器材，注意斜槽末端水平和木板竖直，记下小球在斜槽末端时球心在木板上的投影点O和过O点的竖直线，检测斜槽末端水平的方法是___________________________。 C．测出曲线上某点的坐标x、y，用v0＝________算出该小球的平抛初速度，实验需要对多个点求v0的值，然后求它们的平均值。
D．取下白纸，以O为原点，以竖直线为y轴建立坐标系，用平滑曲线画平抛轨迹。
上述实验步骤的合理顺序是________(只排列序号即可)。 [解析] A项中要记下小球运动途中经过的一系列位置，不可能在一次平抛中完成，每一次平抛一般只能确定一个位置，要确定多个位置，要求小球每次的轨迹重合，小球开始平抛时的初速度必须相同，因此小球每次必须从同一位置上滚下。 B项中用平衡法，即将小球放到斜槽末端任一位置，如果斜槽末端是水平的，小球受到的支持力和重力是平衡的。不论将小球放到斜槽末端任何位置，小球均不会滚动。如果斜槽末端不是水平的，小球将发生滚动。C项中运用x＝v0t及y＝gt2联立即可求得v0＝x 。 [例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5－3－6中a、b、c、d所示，则：
(1)小球做平抛运动的初速度的计算式是什么(用L、g表示)？其值是多少？
(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？图5－3－6 [例3] 利用单摆验证小球平抛运动规律，设计方案如图5－3－7甲所示，在悬点O正下方有水平放置的炽热的电热丝P，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断；MN为水平木板，已知悬线长为L，悬点与木板间的距离OO′＝h(h>L)。图5－3－7 (1)电热丝P必须置于悬点正下方的理由是：____________________________________________________。
(2)将小球向左拉起后自由释放，最后小球落在木板上的C点，O′C＝x，则小球做平抛运动的初速度v0＝________。
(3)在其他条件不变的情况下，若改变释放小球时悬线与竖直方向间的夹角θ，小球落点与O′点的水平距离x将随之改变，经多次实验，以x2为纵坐标、cos θ为横坐标，得到如图5－3－7乙所示图像。则当θ＝30°时，x＝________m。
点击下图进入“知能演练提升”
1．描迹法
斜槽轨道、小钢球、木板、白纸、图钉、重锤、直尺、三角板、铅笔等。
2．喷水法
饮料瓶、瓶塞、两端开口的细管(其中一根弯成直角，其一端接一段更细的硬管)、白纸、木板。 四、实验步骤
1．描迹法
实验装置如图5－3－1所示，钢球从
斜槽上滚下，冲过水平槽飞出后做平抛
运动。每次都使钢球在斜槽的同一位置
滚下，钢球在空中做平抛运动的轨迹就是一定的。用铅笔描出小球每次经过的位置，通过多次实验，在竖直白纸上记录钢球经过的多个位置，连起来可得到钢球平抛运动的轨迹。图5－3－1 2．喷水法
如图5－3－2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。
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。图5－3－2 3．频闪照相法
用数码照相机可记录下平抛运动的轨迹，如图5－3－3所示。
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。图5－3－3 五、数据处理
1．判断平抛运动的轨迹是抛物线
(1)如图5－3－4所示，在x轴上作出等距离的几个点A1、A2、A3、…，把线段OA1的长度记为L，那么OA2＝2L、OA3＝3L、…，过A1、A2、A3、…向下作垂线，与轨迹的交点记为M1、M2、M3、…图5－3－4 (2)设轨迹是一条抛物线，则M1、M2、M3、…各点的y坐标与x坐标应该具有的形式为y＝ax2，a是常量。
(3)用刻度尺测量某点的x、y两个坐标，代入y＝ax2中，求出常量a。
(4)测量其他几个点的x、y坐标，代入上式，看由各点坐标求出的a值是否相等。如果在误差允许范围内相等，就说明该曲线为抛物线。 六、注意事项
(1)利用描迹法做实验时必须调整斜槽末端的切线沿水平方面。
(2)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)小球每次必须从斜槽上同一位置滚下。 (4)坐标原点不能是槽口的端点，应是小球出槽口时球心在木板上的投影点。
(5)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。
(6)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。 七、误差分析
(1)用描迹法时斜槽末端没有水平，使得小球离开斜槽后不做平抛运动。
(2)描点不准确。
(3)在轨迹上量取某点坐标(x，y)时出现误差。八、它案设计
对比实验法研究平抛运动规律。
实验装置如图5－3－5所示。图5－3－5 1．研究水平方向上的分运动的性质
(1)把两个小钢珠分别吸在电磁铁C、D上，切断电源，使两个小钢珠以相同的初速度分别从轨道A、B同时射出。
(2)同步改变电磁铁C、D与轨道出口水平线之间的高度，多次重复以上步骤。
我们看到两个小钢珠每次都发生相碰，因此可以得出两个小钢珠在水平方向的运动是相同的，即平抛运动在水平方向上的分运动是匀速直线运动。 2．研究竖直方向上的分运动的性质
(1)把两个小钢珠分别吸在电磁铁C、E上，切断电磁铁C的电源，使一只小钢珠从轨道A射出，并在射出时碰撞开关ＴS，使电磁铁E断电释放它吸着的小钢珠。
(2)调整电磁铁E的位置，让电磁铁E从N向M移动，多次重复以上步骤。
我们看到两个小钢珠每次都发生相碰，因此可以得出两个小钢珠在竖直方向的运动是相同的，即平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动。 [例1] 在“研究平抛运动”的实验中，可以描绘平抛物体运动轨迹和求物体的平抛初速度。实验简要步骤如下：
A.让小钢球多次从________位置上滚下，记下小球运动途中经过的一系列位置；
B．安装好器材，注意斜槽末端水平和木板竖直，记下小球在斜槽末端时球心在木板上的投影点O和过O点的竖直线，检测斜槽末端水平的方法是___________________________。 C．测出曲线上某点的坐标x、y，用v0＝________算出该小球的平抛初速度，实验需要对多个点求v0的值，然后求它们的平均值。
D．取下白纸，以O为原点，以竖直线为y轴建立坐标系，用平滑曲线画平抛轨迹。
上述实验步骤的合理顺序是________(只排列序号即可)。 [解析] A项中要记下小球运动途中经过的一系列位置，不可能在一次平抛中完成，每一次平抛一般只能确定一个位置，要确定多个位置，要求小球每次的轨迹重合，小球开始平抛时的初速度必须相同，因此小球每次必须从同一位置上滚下。 B项中用平衡法，即将小球放到斜槽末端任一位置，如果斜槽末端是水平的，小球受到的支持力和重力是平衡的。不论将小球放到斜槽末端任何位置，小球均不会滚动。如果斜槽末端不是水平的，小球将发生滚动。C项中运用x＝v0t及y＝gt2联立即可求得v0＝x 。 [例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5－3－6中a、b、c、d所示，则：
(1)小球做平抛运动的初速度的计算式是什么(用L、g表示)？其值是多少？
(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？图5－3－6 [例3] 利用单摆验证小球平抛运动规律，设计方案如图5－3－7甲所示，在悬点O正下方有水平放置的炽热的电热丝P，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断；MN为水平木板，已知悬线长为L，悬点与木板间的距离OO′＝h(h>L)。图5－3－7 (1)电热丝P必须置于悬点正下方的理由是：____________________________________________________。
(2)将小球向左拉起后自由释放，最后小球落在木板上的C点，O′C＝x，则小球做平抛运动的初速度v0＝________。
(3)在其他条件不变的情况下，若改变释放小球时悬线与竖直方向间的夹角θ，小球落点与O′点的水平距离x将随之改变，经多次实验，以x2为纵坐标、cos θ为横坐标，得到如图5－3－7乙所示图像。则当θ＝30°时，x＝________m。
点击下图进入“知能演练提升”