高中物理人教版必修二 4实验 平抛运动 课件+练习

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名称 高中物理人教版必修二 4实验 平抛运动 课件+练习
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文件大小 553.9KB
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 2020-05-06 23:29:59

文档简介

(共23张PPT)
一.实验原理:
用描迹法
该实验的平抛运动可以看成是两个分运动的合成:一个是水平方向的匀速直线运动,其速度等于平抛物体的初速度;另一个是竖直方向的自由落体运动。利用有孔的卡片确定做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,测出曲线任一点的坐标x和y,利用
就可求出小球的水平分速度,即平抛物体的初速度。
二.演示
三.注意事项有:
⑴斜槽末端的切线必须水平。
⑵用重锤线检验坐标纸上的竖直线是否竖直。
⑶以斜槽末端所在的点为坐标原点。
⑷如果是用白纸,则应以斜槽末端所在的点为坐标原点,在斜槽末端悬挂重锤线,先以重锤线方向确定y轴方向,再用直角三角板画出水平线作为x轴,建立直角坐标系。
⑸每次小球应从斜槽上的同一位置由静止开始下滑。
例1.(1998年上海)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)相触
F.将球的位置记录在纸上后,取下纸,用直尺将点连
成折线
A
C
E
练习1.在“研究平抛物体的运动”实验时,已备有下列器材:白纸、图钉、平板、铅笔、弧形斜槽、小球、刻度尺、铁架台,还需要下列器材器材中的:
A、秒表
B、天平
C、重锤线
D、测力计
C
例2.
如图所示,在研究平抛运动时,小球A沿轨道滑下,离开轨道末端(末端水平)时撞开轻质接触式开关S,被电磁铁吸住的小球B同时自由下落。改变整个装置的高度H做同样的实验,发现位于同一高度的A、B两球总是同时落地。该实验现象说明了A球在离开轨道后


A.水平方向的分运动是匀速直线运动
B.水平方向的分运动是匀加速直线运动
C.竖直方向的分运动是自由落体运动
D.竖直方向的分运动是匀速直线运动
03年上海14
C
A
B
S
H
B
练习2.在研究平抛物体运动的实验中,如果小球每次从斜槽滚下的初始位置不同,则正确的是
[
]
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每次均不同
D.小球通过相同的水平位移所用时间均不同
ABD
例3.如图所示为一小球做平抛运动时的闪光照片的一部分,背景标尺每小格表示1.25cm.则由照片求出小球平抛的初速度值为____.
0.70m/s
练习3.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,某甲和某乙得到的记录纸分别如图所示,从图中明显看出
甲的实验错误是             
.
乙的实验错误是             
.
O

O

槽底不水平
每次释放小球的高度不同
例4.如图为某小球做平抛运动时,用闪光照相的方法获得的相片的一部分,图中背景方格的边长为5cm,g=10m/s2,则
(1)小球平抛的初速度vo= 
   
m/s
(2)闪光频率f= 
  
H2
(3)小球过A点的速率vA=  
  
m/s
A
B
C
解:由自由落体运动规律,
Δy=gt
2=2×0.05=0.1m
∴t=0.1s
f=10Hz
x=v0
t

v0
=x/t=3×0.05/0.1=1.5m/s
vBy
=(y1+y2)/2t
=
8×0.05/0.2=2m/s
vAy
=
vBy
–gt
=
2-1
=1m/s
vA2
=
vAy2
+
v02
=1+2.25=3.25
vA=1.8m/s
1.5
10
1.8
练习4.下列哪些因素会使本实验的误差增大


A.小球与斜槽之间有摩擦
B.建立坐标系时,以斜槽末端端口位置为坐标原点
C.安装斜槽时其末端不水平
D.根据曲线计算平抛运动的初速度时在曲线上取作计算的点离原点O较远
BC
例5.在“研究平抛运动”实验中,某同学只记录了小球运动途中的A、B、C三点的位置,取A点为坐标原点,则各点的位置坐标如图所示,当g=10
m/s2时,下列说法正确的是(

A.小球抛出点的位置坐标是(0,0)
B.小球抛出点的位置坐标是(-10,-5)
C.小球平抛初速度为2m/s
D.小球平抛初速度为1m/s
BD
练习5.
在做“研究平抛物体的运动”这一实验时,下面哪些说法是正确的
[
]
A.安装弧形槽时,必须使槽的末端的切线方向保持水平
B.每次进行实验时,都要让小球从同一位置开始由静止释放
C.在实验过程中,小球与槽的摩擦不可避免,但这并不影响实验结

D.为了得到实验结果,不要忘记用天平称出小球的质量
AB
例6.一学生做“研究平抛物体的运动”实验时,画运动轨迹只在白纸上画出了与初速度平行的Ox轴,忘了画坐标原点和Oy轴,而且也只画出了中间一部分轨迹,如图所示.如何只用一刻度尺得出小球的初速度(不需测实际数据只用物理量的符号代表所测量).
测量方法:(简答)___________________.
得到的v0=_________________________.
解析:任取三点1,2,3,如图示,测得s,y1,y2.则
练习6.某学生在《研究平抛运动》的实验中有如下操作步骤,试按合理的顺序将步骤序号填在下面的线上:____________________________.
A.用铅笔在白纸上记下抛出点位置O;
B.取下白纸,用平滑曲线连接小球依次通过的各点,得出平抛运动轨迹;
C.用重锤线和直尺画出过O点的竖直线oy;
D.用三角板画出过O点的水平线ox;
E.安装斜槽,并使槽的末端切线沿水平方向;
F.每次都从斜槽的定位卡处由静止释放小球,并用铅笔在白纸上依次记下小球通过各点的位置;
G.将白纸钉在木板上,并竖直固定木板;
H.在平抛运动轨迹上取A、B、C三点,用三角板和刻度尺,分别量出三点的水平位移x和竖直位移y;
I.利用水平和竖直位移x、y,计算三次平抛的初速Vo,再求出三次的平均值作为测量最后结果;
E、G、A、D、C、F、B、H、I
例7.(95年高考)在研究平抛物体运动的实验中,用一张印有小方格的纸记录轨迹,小方格的边长l=1.25cm,若小球在平抛运动中先后经过的几个位置如图中的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
(g取9.8m/s2).
d
a
b
c
解析:由平抛运动规律
Δy=gT
2=
l
x=v0
T

v0
=
x/T=2l
/T=
代入数字
l
=
1.25cm=1/80
m
得到
v0
=0.7m/s
0.7m/s
练习7.
如图(a)“是研究平抛运动”的实验装置图,(b)是实验后在白纸上作的图
(1)在(a)图上标出O点及OX,OY轴,并说明这两条坐标轴是如何作出的.答:____________________________________.
(2)固定斜槽轨道时应注意使____________________________________.
(3)实验过程中需经过多次释放小球才能描绘出小球平抛运动的轨迹,实验中应注意__________________________________________________.
(4)计算小球平抛初速度的公式为Vo=______________,根据图(b)给出的数据,可计算出Vo=______________m/s.
利用重锤线作OY轴,再垂直于OY作OX轴
底端切线沿水平方向
每次都从同一高度处无初速度滚下
1.6
例8.一个同学在《研究平抛物体的运动》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=0.2m。又量出它们之间的竖直距离分别为h1=0.1m,h2=0.2m,利用这些数据,可求得:
(1)物体抛出时的初速度为
m/s;
(2)物体经过B时竖直分速度为
m/s;
(3)抛出点在A点上方高度为
m处。
解析:(1)先求T,据
求得:T=0.1s;
m/s=2m/s
(2)
m/s=1.5m/s
(3)设抛出点在A点上方高度为h,下落到点的时间为t,则有:
由此两式可求得h=0.0125m
练习8.如图为一小球做平抛运动时闪光照片的一部分,图中背景是边长5cm的小方格,则闪光频率是__________________Hz;小球运动的初速度是_______________m/s;抛出点距图中A点水平距离是_____________________cm,竖直距离是_________________cm。(g取10m/s2)
10HZ
1.5
15
5
⑵若只有米尺,将玩具手枪子弹从某一高度处水平射出,用米尺测量射出时离地面的高度h和水平射程s,则子弹初速度
例9.利用手头的常用仪器,粗略测定玩具手枪子弹射出时的初速度。除玩具手枪外,所给的测量仪器为:⑴只有秒表;⑵只有米尺。
解:⑴若只有秒表,将玩具手枪从地面竖直向上发射子弹,用秒表记下从发射到子弹落会地面所用的时间t,则子弹上升的时间为t/2,故子弹初速度v0=gt/2。第四节
抛体运动的规律
【巩固教材-稳扎稳打】
1.【跟踪反馈】
1.
关于平抛运动,下列说法正确的是
(
)
A.平抛运动是非匀变速运动
B.平抛运动是匀速运动
C.平抛运动是匀变速曲线运动
D.平抛运动的物体落地时的速度一定是竖直向下的
(
)
2.从匀速直线行驶的火车窗口释放一石子,不计风对石子的影响,站在路边的人看到石子做
A.自由落体运动
B.平抛运动
C.匀速直线运动
D.匀变速直线运动
3.物体在做平抛运动中,在相等时间内,下列哪些量相等
(
)
①速度的增量 
②加速度 
③位移的增量 
④位移
A.①②
B.②③
C.②④
D.③④
4.在一次飞越黄河的表演中,汽车在空中飞经最高点后在对岸着地,已知汽车从最高点至着地点经历的时间约为1
s,忽略空气阻力,则最高点与着地点的高度差约为
(
)
A.8.0
m
B.5.0
m
C.3.2
m
D.1.0
m
【重难突破—重拳出击】
1.在塔顶上分别以跟水平面成45°角斜向上的、水平的、跟水平线成45°角斜向下的三个方向开枪,子弹射到地面时的速度大小分别是v1、v2、v3(设三种方向射出的子弹的初速度的大小都一样,不计空气阻力),那么
(
)
A.v1=
v
3>
v
2
B.v
3>
v
2>
v
1
C.v
1>
v
2>
v
3
D.v
1=
v
2=
v
3
2.水平面上有一直角坐标系,在原点处有一物块,其质量m=2
kg
,受到位于坐标平面内的三个共点力的作用而处于静止状态。其中F1=2
N沿x轴正方向,F2=4N
沿y轴负方向,F3末知。从t=0
时刻起,F1停止作用,到第2
s末F1恢复作用,F2
停止作用,则第4
s末此物块的位置坐标是
(
)
A.2,4
B.-2,4
C.6,
4
D.-6,
4
3.一物体做平抛运动,在时间间隔为Δt的两个不同时刻的速度分别为v 1和v2,那么
(
)
A.v 1和v2的方向一定不同
B.若v2是后一时刻的速度,则v 1<
v2
C.由v 1到v2的速度变化量Δv的方向一定竖直向下
D.由v 1到v2的速度变化量Δv的大小为
4.甲乙两同学在一幢楼的三楼窗口沿水平方向比赛掷垒球,甲掷垒球的水平距离正好是乙的两倍,若乙要想水平掷出相当于甲在三楼窗口掷出的距离,则乙应
(
)
A.5楼窗口水平掷出
B.在6楼窗口水平掷出
C.在9楼窗口水平掷出
D.在12楼窗口水平掷出
5.一足球运动员开出角球,球的初速度是20
m/s,踢出时和水平面的夹角是37°,如果球在飞行过程中,没有被任何一名队员碰到,空气阻力不计,落点与开出点之间的距离为
(
)
A.38.4
m
B.19.2
m
C.76.8
m
D.153.6
m
6.图6-7为一空间探测器的示意图,P1、P2、P3、P4是四个喷气发动机,P1.P3的连线与空间一固定坐标系的x轴平行,P2、P4的连线与y轴平行,每台发动机开动时,都能向探测器提供推力,但不会使探测器转动.开始时,探测器以恒定的速率v0向正x方向平动.要使探测器改为向正x偏负y
60
°的方向以原来的速率v0平动,则可
(
)
A.先开动P1适当时间,再开动P4适当时间
B.先开动P3适当时间,再开动P2适当时间
C.开动P4适当时间
D.先开动P3适当时间,再开动P4适当时间
7.如图6-8所示,小球a、b的质量分别是m和2m,a从倾角为30°的光滑固定斜面的顶端无初速下滑,b从斜面等高处以初速度v0平抛,比较a、b落地的运动过程有
(
)
A.所用的时间相同
B.a、b都做匀变速运动
C.落地前的速度相同
D.落地前的速度不相同
8.在“研究平抛运动”
实验中,以下步骤中哪些是正确的
(
)
A.安装斜槽时要保证斜槽末端平轨部分处于水平线上,可将小球放于此处调节到小球不会左右滚动即可。木板一定要处于竖直面内。
B.坐标要按以下操作确定:①坐标原点是斜槽末端处小球球心的位置;②斜槽末端重垂线的方向是y轴的方向,由此再确定x轴。
C.每次小球均需从同一高度滚下以保证小球每次均以同一初速抛出。
D.选取轨迹上离原点较远的点来测量x,y的值可减小误差,以算得较准确的初速值。
【巩固提高—登峰揽月】
1.根据平抛运动的规律,你能设计一个粗略测定从水管里水平射出的水流的初速度的实验吗
2.如图6—9两个斜面的倾角分别为37o和53o,在顶点把两个小球A、B以相同的速度分别向左、右水平抛出,小球都落在斜面上,若不计空气阻力,求A.B两个小球运动的时间之比为多少?
【课外拓展—超越自我】
1.收集一个或两个应用了抛体运动的例子(如农业上的喷雾灌溉.消防上的喷水救火.公园里的喷泉等)和有关的技术参数,应用抛体运动知识对它们的设计进行分析和评价,看一看有没有需要改进的地方。
2.做完射高和射程与初速度和抛射角的关系的实验探究,请你完成下列小题:
1).举出你知道的增大射程和减少射程的事例。

2).在一次投篮游戏中,同学小创调整好力度,将球从A点向篮筐B投去,结果球如图6-10所示划着一条弧线飞到篮筐后方,已知A.B等高,请问,下轮再投时,他将如何调整?若保持力度不变,把球投入篮筐,他有几种投法?
.
3).把某物体以一定大小的初速度斜向上抛出,如果忽略空气阻力,则它落回同一水平面时,其射程以抛射角为45°时为最大。而铅球投掷比赛中,铅球的落点在地面,投掷点在地面上方某高度处,如图6—11所示。这时,抛射角为45°时射程就不是最大。要想使射程最大,抛射角应大于还是小于45°?
用你的实验装置,研究水流落到接水盘时射程最大的抛射角α是多少?

4).设想你将一包包裹送到小河对岸
的高台上,有人等在那里接收急用,但被深河水拦住去路,如图6-12所示。你想用抛掷的办法抛过去,请你思考,如何抛掷。
5).有一位同学在做本实验时,想知道水流离开喷水嘴时的初速度大小,但又没有直接的测量工具,一时不能如愿。你能想办法帮他间接测量出来吗?若能,说出做法;若不能,说明理由。本次实验中,你的装置中喷水嘴的喷水初速度大小大约是多少?

6).有风时抛掷石块,发现射程跟理论值一样。试问他是顺风抛还是逆风抛的?设风向水平,风速稳定,若抛射方向跟水平成30°角,抛射速度的大小为20
m/s,而且抛射速度的水平分量跟风速共线,试问风速大约是多大(忽略竖直方向上空气阻力的影响)?
第四节
抛体运动的规律
【巩固教材-稳扎稳打】1.C
2.B
3.A
4.B
【重难突破—重拳出击】1.D
2.D
3.ABCD
4.C
5.A
6.A
7.BD
8.ABCD
【巩固提高—登峰揽月】1.用米尺分别测出水管离地的高度h和水的水平位移s,由h=gt2求出时间:t=,再根据水平分运动求初速度:v0==s.2.
9:16
【课外拓展—超越自我】1.解析2).保持抛射角不变,减少初速度;或保持初速度不变,改变抛射角;或初速度和抛射角都调整。两种。一是减小抛射角,二是增大抛射角。因为除最大射程外,每一射程都对应两个抛射角。
3).小于,略(不同小组,答案一般不相同)。
4).先找跟包裹重量差不多的石块试抛。
(1).尽可能用力,以给物体最大的初速度。
(2).抛射角应该大于45°。通过多次试抛,找到能抛到高台而且射程最大的抛射角,确保成功。
(3).按此抛射角,以最大的力气抛掷包裹。
5).能。设射高为h和射程为s,喷水嘴处水流初速度的水平和竖直分速度分别为vx、vy。则:
那么,
可见只要测出射高为h和射程为s即可。
6).17.32
m/s
图6-7
图6-8
A
B
vo
vo
37o
53o
图6-9
A
B
图6—10
α
v
图6—11
图6—12