人教版高一物理必修2第五章曲线运动第3节实验：研究平抛运动课件（共20张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版高一物理必修2第五章曲线运动第3节实验：研究平抛运动课件（共20张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 240.8KB | ||
| 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 | 2020-01-11 19:17:04 | ||
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文档简介
(共20张PPT)
高一物理必修2
第五章曲线运动
第3节实验：研究平抛运动
包头市百灵庙中学
史殿斌
一、实验目的
1．描绘小球做平抛运动的运动轨迹
2．判断平抛运动的轨迹是不是抛物线
3．计算平抛运动的初速度
二、实验原理
1．平抛物体的运动，可以看做水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合运动，因而物体在任意时刻t的坐标x和y可以用下列公式：
x=v0t y= gt2 消去两式中t，
得y= x2=ax2
因此，平抛物体的运动轨迹为一抛物线。
2．判断平抛运动的轨迹是不是抛物线
（1）如图所示是某物体做平抛运动的轨迹，欲判断其轨迹是否为抛物线，只要以抛出点
为坐标原点，建立直角坐标系。
从轨迹上任意取若干个点分别代
入y=ax2，求得a为某一定值，即
可验证平抛运动的轨迹为抛物线。
（2）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…由A1、A2、A3…向下作垂线，垂线与抛体轨迹的交点记为M1、M2、M3…如果y1:y2:y3:…=1:4:9… 或在竖直方向上连续相等的时间间隔内的位移之比为h1:h2:h3:…=1:3:5…则轨迹的确是一条抛物线，且原点
是抛出点。如果上面比例关系不成立，
但在竖直方向上连续相等的时间间隔内
的位移之差h2-h1= h3-h2=Δy=gT2是恒
量，则轨迹也是一条抛物线，但原点不
是抛出点。
3．根据抛物线轨迹计算初速度
(1)如果原点是抛出点，根据抛物线的轨迹上任一点的坐标（x，y），利用公式x=v0t
和y= gt2,求 v0。
(2)如果原点不是抛出点，利用
在竖直方向上连续相等的时间间
隔内的位移之差h2-h1= h3-h2=
Δy=gT2，v0=l/T 计算初速度v0
参考案例一：
利用实验室的斜面小槽等器材装配
如图所示的装置。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上同一位置滚下，
钢球在空中做平抛运动的轨迹就是一定的。设法用铅笔描出小球经过的位置。通过多次实验，在竖直白纸上记录钢球所经过的多个位置，连起来就得到钢球做平抛运动的轨迹。
三、实验器材：白纸、图钉、斜槽、方木板 、重锤线 、钢球、铅笔、刻度尺等。
四、实验步骤
1．安装调整斜槽：用图钉把白纸钉在竖直板上，在木板的左上角固定斜槽，可用平衡法调整斜槽，使斜槽末端水平。
2．调整木板：用悬挂在槽口的重锤线把木板调整到竖直方向，并使木板平面与钢球下落的竖直面平行。然后把重锤线方向记录到钉在木板的白纸上，固定木板，使在重复实验的过程中，木板与斜槽的相对位置保持不变。
3．先确定坐标原点o：把钢球放在槽口处，用铅笔记下球在槽口时球心在图板上的水平投影点o，o点即为坐标原点。
坐标原点也是钢球做平抛运动的抛出点。
4．描绘钢球平抛运动的轨迹：每次都使钢球在斜槽上同一位置开始滚下，钢球在空中做的平抛运动的轨迹就是一样的。设法用铅笔描出钢球经过的位置，通过多次实验在竖直白纸上记录钢球所经过的多个位置，取下白纸用平滑的曲线把这些位置连接起来即得到钢球做平抛运动的轨迹。
5．计算初速度，以o点为原点先根据重锤线记录的方向画出y轴，再画出x轴，并在曲线上选取几个不同的点，用刻度尺和三角板测出它们的坐标x和y，利用公式x=v0t和y=gt2/2即可求出多个初速度，最后求出初速度的平均值。这就是做平抛运动的物体的初速度。
6．若o点不是抛出点，计算初速度利用实验原理中，所描述的另一种方法计算初速度。
五、注意事项
1．实验中必须保持通过斜槽末端的切线方向水平，将钢球放在斜槽末端的平直部分，如果钢球在几个位置上都能保持静止，则说明该部分已基本水平。
2．方木板必须处在竖直面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行，并使小球的运动靠近图板但不接触。
3．由于实验是让小球多次做平抛运动来描绘它的运动轨迹，所以每次都使钢球在斜槽上同一位置开始滚下，以保证物体做平抛的初速度相同，运动的轨迹相同。
4．坐标原点（小球做平抛运动的起点）不是槽口的端点，应是小球在槽口时，钢球的球心在木板上的水平投影点。
课堂训练
1．在“研究平抛运动”的实验中，如果小球每次从斜槽上不同位置释放，则各次相比较不相同的是（ ）
A．小球的初速度
B．小球的运动轨迹
C．小球的下落时间
D．小球通过相同水平位移所用时间
ABD
2．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
B
3．在做“研究平抛运动”的实验中，在下列说法中对于减小实验误差有益的是（ ）
A．应在斜槽上一个合适的位置释放小球，当小球从该点释放时，小球能够从白纸的左上角射入白纸所在的竖直面，而从白纸的右下角射出
B．描绘出的轨迹曲线应尽量细一些
C．在轨迹上选取用于计算的点时，这些点的间隔应尽量大些，使这些点分布在整条曲线上
D．改变释放小球的位置，重复上述实验，算出几个平抛运动的初速度，再对几个初速度取平均值，作为最后测量结果
ABC
4．在做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次沿同一轨道，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹。为了能准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，正确的选项为（ ）
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可不同
C．每次必须由静止释放小球
D．记录小球位置用的铅笔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
ACE
5．如图所示，是研究平抛运动的实验中在白纸上作的图和测得的数据。
(1)图中上标出了o点及ox、
oy轴，请说明这两条坐标轴
是如何作出的；
(2)坐标原点o点是否为抛出点
(3)根据图中给出的数据，计算此平抛运动的初速度v0
过抛出点利用重锤线作出oy轴，
与oy轴垂直作出ox轴
o点是抛出点
v0=1.6m/s
6．在研究平抛运动实验中，某同学只记录了运动途中的A、B、C三点位置，取A点为坐标原点，则各点的位置坐标如图所示（取g=10m/s2）。下列说法正确的是（ ）
A．小球抛出点的位置坐标
是（0，0）
B．小球平抛初速度为2m/s
C．小球抛出点的位置坐标
是（-20，-5）
D．小球平抛初速度为1m/s
BC
7．在“研究平抛物体的运动”的实验中：
（1）验证实验得到的轨迹是否准确的一般方法是：在水平方向从起点处取两段连续相等的位移交于曲线两点，作水平线交于y轴，两段y轴位移之比为 。
（2）某同学建立的直角坐标如图所示，
设他在安装实验装置和其他操作时准确
无误，只有一处失误，即是 。
（3）该同学在轨迹上任取一点M，测得坐标为(x，y)，已知小球直径为d，初速度的测量值为 ，真实值为 。
1:3
(2)坐标原点应是小球在槽口时球心在木板上的水平投影点
8．在“研究平抛运动”的实验中，如图所示为一小球做平抛运动的闪光照片的一部分，图中背景方格的边长均为5cm，如果g取10m/s2。那么：
(1)闪光频率是 Hz
(2)小球平抛的初速度的大小是__m/s
(3)小球经过B点时速度大小是___m/s
(4)确定抛出点的位置，在A点左侧水平距离 cm，在A点上方竖直距离 cm处（5）vC=1.5m/s
(5)小球经过C点时速度大小是 m/s
1.5
10
2.5
5
15
高一物理必修2
第五章曲线运动
第3节实验：研究平抛运动
包头市百灵庙中学
史殿斌
一、实验目的
1．描绘小球做平抛运动的运动轨迹
2．判断平抛运动的轨迹是不是抛物线
3．计算平抛运动的初速度
二、实验原理
1．平抛物体的运动，可以看做水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合运动，因而物体在任意时刻t的坐标x和y可以用下列公式：
x=v0t y= gt2 消去两式中t，
得y= x2=ax2
因此，平抛物体的运动轨迹为一抛物线。
2．判断平抛运动的轨迹是不是抛物线
（1）如图所示是某物体做平抛运动的轨迹，欲判断其轨迹是否为抛物线，只要以抛出点
为坐标原点，建立直角坐标系。
从轨迹上任意取若干个点分别代
入y=ax2，求得a为某一定值，即
可验证平抛运动的轨迹为抛物线。
（2）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…由A1、A2、A3…向下作垂线，垂线与抛体轨迹的交点记为M1、M2、M3…如果y1:y2:y3:…=1:4:9… 或在竖直方向上连续相等的时间间隔内的位移之比为h1:h2:h3:…=1:3:5…则轨迹的确是一条抛物线，且原点
是抛出点。如果上面比例关系不成立，
但在竖直方向上连续相等的时间间隔内
的位移之差h2-h1= h3-h2=Δy=gT2是恒
量，则轨迹也是一条抛物线，但原点不
是抛出点。
3．根据抛物线轨迹计算初速度
(1)如果原点是抛出点，根据抛物线的轨迹上任一点的坐标（x，y），利用公式x=v0t
和y= gt2,求 v0。
(2)如果原点不是抛出点，利用
在竖直方向上连续相等的时间间
隔内的位移之差h2-h1= h3-h2=
Δy=gT2，v0=l/T 计算初速度v0
参考案例一：
利用实验室的斜面小槽等器材装配
如图所示的装置。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上同一位置滚下，
钢球在空中做平抛运动的轨迹就是一定的。设法用铅笔描出小球经过的位置。通过多次实验，在竖直白纸上记录钢球所经过的多个位置，连起来就得到钢球做平抛运动的轨迹。
三、实验器材：白纸、图钉、斜槽、方木板 、重锤线 、钢球、铅笔、刻度尺等。
四、实验步骤
1．安装调整斜槽：用图钉把白纸钉在竖直板上，在木板的左上角固定斜槽，可用平衡法调整斜槽，使斜槽末端水平。
2．调整木板：用悬挂在槽口的重锤线把木板调整到竖直方向，并使木板平面与钢球下落的竖直面平行。然后把重锤线方向记录到钉在木板的白纸上，固定木板，使在重复实验的过程中，木板与斜槽的相对位置保持不变。
3．先确定坐标原点o：把钢球放在槽口处，用铅笔记下球在槽口时球心在图板上的水平投影点o，o点即为坐标原点。
坐标原点也是钢球做平抛运动的抛出点。
4．描绘钢球平抛运动的轨迹：每次都使钢球在斜槽上同一位置开始滚下，钢球在空中做的平抛运动的轨迹就是一样的。设法用铅笔描出钢球经过的位置，通过多次实验在竖直白纸上记录钢球所经过的多个位置，取下白纸用平滑的曲线把这些位置连接起来即得到钢球做平抛运动的轨迹。
5．计算初速度，以o点为原点先根据重锤线记录的方向画出y轴，再画出x轴，并在曲线上选取几个不同的点，用刻度尺和三角板测出它们的坐标x和y，利用公式x=v0t和y=gt2/2即可求出多个初速度，最后求出初速度的平均值。这就是做平抛运动的物体的初速度。
6．若o点不是抛出点，计算初速度利用实验原理中，所描述的另一种方法计算初速度。
五、注意事项
1．实验中必须保持通过斜槽末端的切线方向水平，将钢球放在斜槽末端的平直部分，如果钢球在几个位置上都能保持静止，则说明该部分已基本水平。
2．方木板必须处在竖直面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行，并使小球的运动靠近图板但不接触。
3．由于实验是让小球多次做平抛运动来描绘它的运动轨迹，所以每次都使钢球在斜槽上同一位置开始滚下，以保证物体做平抛的初速度相同，运动的轨迹相同。
4．坐标原点（小球做平抛运动的起点）不是槽口的端点，应是小球在槽口时，钢球的球心在木板上的水平投影点。
课堂训练
1．在“研究平抛运动”的实验中，如果小球每次从斜槽上不同位置释放，则各次相比较不相同的是（ ）
A．小球的初速度
B．小球的运动轨迹
C．小球的下落时间
D．小球通过相同水平位移所用时间
ABD
2．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
B
3．在做“研究平抛运动”的实验中，在下列说法中对于减小实验误差有益的是（ ）
A．应在斜槽上一个合适的位置释放小球，当小球从该点释放时，小球能够从白纸的左上角射入白纸所在的竖直面，而从白纸的右下角射出
B．描绘出的轨迹曲线应尽量细一些
C．在轨迹上选取用于计算的点时，这些点的间隔应尽量大些，使这些点分布在整条曲线上
D．改变释放小球的位置，重复上述实验，算出几个平抛运动的初速度，再对几个初速度取平均值，作为最后测量结果
ABC
4．在做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次沿同一轨道，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹。为了能准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，正确的选项为（ ）
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可不同
C．每次必须由静止释放小球
D．记录小球位置用的铅笔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
ACE
5．如图所示，是研究平抛运动的实验中在白纸上作的图和测得的数据。
(1)图中上标出了o点及ox、
oy轴，请说明这两条坐标轴
是如何作出的；
(2)坐标原点o点是否为抛出点
(3)根据图中给出的数据，计算此平抛运动的初速度v0
过抛出点利用重锤线作出oy轴，
与oy轴垂直作出ox轴
o点是抛出点
v0=1.6m/s
6．在研究平抛运动实验中，某同学只记录了运动途中的A、B、C三点位置，取A点为坐标原点，则各点的位置坐标如图所示（取g=10m/s2）。下列说法正确的是（ ）
A．小球抛出点的位置坐标
是（0，0）
B．小球平抛初速度为2m/s
C．小球抛出点的位置坐标
是（-20，-5）
D．小球平抛初速度为1m/s
BC
7．在“研究平抛物体的运动”的实验中：
（1）验证实验得到的轨迹是否准确的一般方法是：在水平方向从起点处取两段连续相等的位移交于曲线两点，作水平线交于y轴，两段y轴位移之比为 。
（2）某同学建立的直角坐标如图所示，
设他在安装实验装置和其他操作时准确
无误，只有一处失误，即是 。
（3）该同学在轨迹上任取一点M，测得坐标为(x，y)，已知小球直径为d，初速度的测量值为 ，真实值为 。
1:3
(2)坐标原点应是小球在槽口时球心在木板上的水平投影点
8．在“研究平抛运动”的实验中，如图所示为一小球做平抛运动的闪光照片的一部分，图中背景方格的边长均为5cm，如果g取10m/s2。那么：
(1)闪光频率是 Hz
(2)小球平抛的初速度的大小是__m/s
(3)小球经过B点时速度大小是___m/s
(4)确定抛出点的位置，在A点左侧水平距离 cm，在A点上方竖直距离 cm处（5）vC=1.5m/s
(5)小球经过C点时速度大小是 m/s
1.5
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