鲁科版高中物理必修第二册 2.3 科学探究：平抛运动的特点 课件(共37张PPT)

(共37张PPT)
第2章
抛体运动
第3节
科学探究：平抛运动的特点
我们经常能够观察到做平抛运动的物体在空中划过一条曲线，这条曲线有什么特点 本节我们将用实验的方法记录下做平抛运动物体的运动轨迹，然后根据记录的轨迹对平抛运动的特点做进一步的探究。
实验目的
(1) 描绘物体做平抛运动的轨迹并分析其特点。
(2) 根据平抛运动的轨迹求平抛初速度。
实验器材
斜槽、小球、木板、铅垂线、坐标纸、图钉、刻度尺、铅笔 ( 或卡孔 )等。
斜 槽
小 球
白 纸
木 板
铅垂线
铁架台
实验原理与设计
将斜槽等器材安装起来，实验装置如图 2－18 所示。小球从斜槽上滚下，通过水平槽飞出后做平抛运动。
使小球每次都从斜槽上同一位置由静止释放，小球在空中做平抛运动的轨迹相同。设法用铅笔描出小球经过的位置。通过多次实验，在坐
标纸上记录小球所经过的多
个位置，用平滑的曲线将各
点连起来，从而得到小球做
平抛运动的轨迹。
根据平抛运动的公式 x＝v0t 和 y＝gt2，可求出小球做平抛运动的初速度。
不随意扔小球并注意小球落地过程，避免小球伤人或损坏实验室物品。
安全警示
实验步骤
(1) 用图钉把坐标纸钉在竖直木板上，在木板的左上角固定斜槽，并使其末端保持水平。
(2) 用悬挂在槽口的铅垂线把木板调整到坚直方向，并使木板平面与小球下落的竖直面平行且靠近，固定好木板。
(3) 把小球放在槽口处，用铅笔记下小球在槽口时球心在木板上的水平投影点O再利用铅垂线在纸上画出通过 O点的竖直线。
(4) 将小球从斜槽上合适的位置由静止释放，使小球的运动轨迹大致经过坐标纸的右下角。
(5) 把笔尖放在小球可能经过的位置，如果小球运动中碰到笔尖，用铅笔在坐标纸该位置画上一点。用同样的方法，从同一位置释放小球，在小球运动路线上描下若干点。
数据分析
(1) 根据实验记录，在坐标纸上描绘小球平抛运动的轨迹。
(2)在平抛运动轨迹上选取几个水平间距相等的测量点，测出并计算相应物理量填入你设计的表格中。
(3) 观察描出的轨迹，与你熟悉的曲线进行比较，猜想y与x的关系，作出 y－x2 图像，验证你的猜想。
1、判断平抛轨迹
在x轴上作出等距离的几个点 x1、x2、x3… 向下作垂线，垂线与抛体轨迹的交点，用刻度尺测量各点的坐标(x，y)。
x
y
o
x1
x2
x3
x4
满足为抛物线
x
y
o
x1
x2
x3
x4
2、计算平抛初速度
水平：
竖直：
注意多次测量，求平均值。
实验结论
请写出实验结论。
误差分析
安装斜槽时，其末端的切线不水平，导致小球离开斜槽后不做平抛运动，从而产生误差
小球运动轨迹的频闪照片如图所示
确定小球运动的位置时，出现误差
测量产生的误差
量取轨迹上各点的坐标时，出现误差
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从而产生误差
讨论
在平抛轨迹上依次选取水平方向等间距的A、B、C、D、E、F几个点，在坚直方向上测量并计算 yEF－yDE、yDE－yCD、yCD－yBC、yBC－yAB，在误差允许的范围内，它们有怎样的特点 由此你能得出小球在竖直方向上的运动性质吗
能有针对性地提出可探究的物理问题；能在他人帮助下制订相关的探究方案，有根据器材调整实验方案的意识，获取数据；能分析数据、提出猜想、形成与实验目的相关的结论;能撰写比较完整的实验报告，在报告中能呈现实验表格、数据分析过程及实验结论，能根据实验报告进行交流。
注意提升实验操作能力及猜想验证能力。
——科学探究
典型例题
1. 在做“探究平抛运动的特点”的实验时，可以选用图中两种装置进行研究。
(1)图甲的实验现象是___________________。该现象说明平抛运动的________________________。
两个小球同时落地
竖直分运动是自由落体
(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的__________位置由__________滚下。
同一
静止
2. 在“探究平抛运动的特点”实验中:
(1)横挡条卡住平抛小球，用铅笔标注小球最高点，确定平抛运动轨迹的方法如图所示，坐标原点应选小球在斜槽末端时的________。
A．球心　
B. 球的上端
C．球的下端
B
(2) 若用频闪摄影方法来验证小球在平抛过程中水平方向是匀速运动，记录下如图2所示的频闪照片。在测得 x1，x2，x3，x4 后，需要验证的关系是________________________。已知频闪周期为T，用下列计算式求得的水平速度，误差较小的是______。
A. B.
C. D.
D
x2 – x1 =x3 –x2 = x4 – x3
3. 某同学在“研究小球做平抛运动”的实验中：
(1)采用频闪照相机拍摄到如图所示的小球做平抛运动的照片，图中背景方格的边长为 L＝5 cm，
A、B、C是摄下的三个小球的位置，如
果取 g＝10 m/s2，那么：
照相机拍摄时每______s曝光一次；
小球做平抛运动的初速度大小为_______m/s；
B点的速率为______m/s。
0.1
1.5
2.5
(2) 引起实验结果偏差较大的原因可能是( )。
A．安装斜槽时，斜槽末端切线方向不水平
B．确定Oy轴时，没有用重垂线
C．斜槽不是绝对光滑的，有一定摩擦
D．空气阻力对小球运动有较大影响
ABD
节练习
1. 请撰写“探究平抛运动的特点”的实验报告，注意在报告中呈现设计的实验表格以及数据分析过程和实验结论。
略
2. 在“探究平抛运动的特点”实验中，下列做法可以减小实验误差的是 ( )
A. 使用体积更小的球
B. 尽量减小球与斜槽间的摩擦
C. 使斜槽末端的切线保持水平
D. 使小球每次都从同一高度由静止开始滚下
ACD
3. 在“探究平抛运动的特点”的实验中，某同学记录了运动轨迹上的三个点 A、B、C，如图所示。以 A 点为坐标原点建立坐标系，各点的坐标值已在图中标出。求：
(1) 小球做平抛运动的初速度大小；
(2) 小球做平抛运动的初始位置坐标。
解：由题图可知，小球在 AB 段、BC 段
水平位移相等，而小球在水平方向做匀速
运动，因此小球在这两段的运动时间
tAB＝tBC＝T。
小球在竖直方向做匀加速运动，由 y ＝aT2，
得(0.25－0.15)cm＝10m/s2T2，T＝0.1s，小球在水平方向上做匀速运动有v0＝＝m/s＝1m/s。
(1) 小球做平抛运动的初速度大小；
(2) 小球做平抛运动的初始位置坐标。
解：由于小球在竖直方向上做匀加速直
线运动，小球在B点的竖直分速度大小等
于在AC段竖直方向平均速度的大小。
vBy＝ m/s＝2m/s。
设小球从抛出点O到B点历时为tOB，有tOB＝＝s＝0.2s，
小球从抛出点O到A点历时： tOA＝tOB－T＝0.1s，
因此，xOA＝v0tOA，
代入数据解得：
xOA＝10cm，yOA＝gt2，
代入数据解得：yOA＝5cm，
故O点坐标值为(－10cm，－5cm)。
4. 一农用水泵的出水管是水平的。当水泵工作时，水流从整个水管中流出。若用平抛运动的知识测量水的流量 (此处指单位时间内流经水管横截面的水的体积)，你需要测量哪些物理量 根据这些物理量推导出计算流量的表达式。
解：(1)水的流量为：Q＝Sv，其中S为出水管的横截面积，v为水在管内的流速。若用平抛运动的知识测量水的流量，需要测量出水管的直径D，从水管中流出的水做平抛运动的水平位移大小x和竖直位移大小y。
解：(2) 出水管的横截面积为：
S＝πD2，由x＝vt，y＝gt2，
解得水在管内的流速为：v＝x，
则水的流量的表达式为：
Q ＝Sv ＝ πD2 · x ＝
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本课结束
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