- 2021-05-26 发布 |
- 37.5 KB |
- 21页
申明敬告: 本站不保证该用户上传的文档完整性,不预览、不比对内容而直接下载产生的反悔问题本站不予受理。
文档介绍
高中物理人教版必修2课件第5章 3实验:研究平抛运动
3.实验:研究平抛运动 1.平抛运动在水平方向上的运动是__________运动,相等 的下落时间内物体在水平方向发生的位移_____,为 s水平=____. 2.平抛运动在竖直方向上的运动是____________________ 运动,竖直分速度与时间的关系是 v竖直=________. 匀速直线 相等 v0t 匀加速直线(或自由落体) gt 3.如图 5-3-1 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做同样的实 验,发现 A、B 两球总是同时落地.该实验的现象说明了 A 球离开轨道后( ) 图 5-3-1 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 C 同的,都是自由落体运动. 解析:下落时间相等,说明两个球的运动在竖直方向上是相 4.(双选)关于平抛运动,下列说法正确的是( ) A.平抛运动是匀速运动 BC B.平抛运动是匀变速曲线运动 C.平抛运动的落地时间由高度决定,与初速度无关 D.做平抛运动的物体落地时的速度方向一定是竖直向下的 B 正确;平抛运动的落地时间为 t= ,由高度决定,与初 速度无关,C 正确;平抛运动有水平方向的分速度,落地速度 不可能竖直向下,D 错误. 解析:平抛运动是加速度为 g 的匀变速曲线运动,A 错误、 5.(双选)物体在做平抛运动的过程中,在相等的时间内, )下列哪个量是相等的( A.速度的增量 C.位移 B.加速度 D.平均速率 解析:平抛运动的加速度为 g=Δv t ,始终保持不变,即相 等的时间 t 内速度的增量Δv=gt 相等,A、B正确;位移和平均 速率在相等的时间内都不相等,C、D 错误. AB 研究平抛运动 【实验目的】 (1)用实验的方法描出平抛运动的轨迹. (2)根据平抛运动的轨迹求其初速度. 【实验原理】 (1)用描迹法画出小球平抛运动的轨迹. (2)建立坐标系,测出轨迹上某点的坐标 x、y,根据 x=v0t、 【实验器材】 斜槽、小球、方木板、铁架台、白纸、图钉、铅垂线、三 角板、铅笔及刻度尺. 【实验步骤】 (1)安装器材与调平:将斜槽放在水平桌面上,其末端伸出 桌面外,调节末端使其切线水平后固定.检查斜槽末端是否水 平的方法:将小球放在斜槽末端水平轨道的任意位置,小球都 不滚动,则可认为斜槽末端水平(也可将小球放在斜槽末端,轻 轻将其向两边各拨动一次,看其是否有明显的运动倾向).精细 的检查方法是用水平仪调整. (2)用图钉把坐标纸钉在木板上,让木板竖直固定,其左上 方靠近槽口,用铅垂线检查坐标纸上的竖线是否竖直,整个实 验装置如图 5-3-2 所示.用铅垂线把木板校准到竖直方向, 使小球平抛的轨道平面与板面平行,保证在重复实验的过程中, 木板与斜槽的相对位置保持不变. 图 5-3-2 (3)建立直角坐标系 xOy:以小球做平抛运动的起点 O 为坐标 原点,从坐标原点 O 画出竖直向下的 y 轴和水平向右的 x 轴.确 定坐标原点 O 的方法是:把小球放在槽口末端处,用铅笔记下这 时小球的球心在坐标纸上的水平投影点 O,即为坐标原点(不是槽 口端点). (4)确定小球位置:让小球由斜槽的某一固定位置自由滚下, 从 O 点开始做平抛运动.先用眼睛粗略估计小球在某一 x 值处(如 x=1 cm 或 2 cm 等)的 y 值,然后用铅笔尖指着这个位置,让小球 从原释放处开始滚下,看是否与铅笔尖相碰,如此重复数次,较 准确地确定小球通过的这个位置,并在坐标纸上记下这一点. (5)依次改变 x 值,用与(4)同样的方法确定小球通过其他各 点的位置. (6)描点画轨迹:取下坐标纸,将(4)(5)中所描出的各点用平 滑曲线连接起来,这就画出了小球做平抛运动的轨迹曲线(所画 曲线可不通过个别偏差较大的点,但必须保持曲线平滑,不允 许出现凹陷处).【注意事项】 (1)固定斜槽时,必须注意使通过斜槽末端点的切线保持水 平,以使小球离开斜槽后做平抛运动. (2)木板必须处在竖直平面内,与小球运动轨迹所在的竖直 平面平行,使小球的运动靠近图纸但不接触. (3)在斜槽上设定位卡板,使小球每次都从定位卡板所确定 的同一位置由静止开始滚下,以保证重复实验时,小球做平抛 运动的初速度相等.(4)应在斜槽上适当的高度处释放小球,使小球能以适当的 水平速度抛出,其运动轨迹由图板左上角到右下角,这样可以 充分利用坐标纸,减小测量误差.(5)由平抛运动方程求小球平抛的初速度时,应选取在平抛 运动轨迹上离坐标原点 O 较远的点的坐标数据来进行计算,这 样既便于测量又减小了误差. 【数据分析】 (1)判断平抛运动的轨迹是不是抛物线: 如图 5-3-3 所示,在 x 轴上作出几个等距离的点 A1、A2、 A3、…,把线段OA1 的长度记为l,则OA2=2l,OA3=3l,由A1、 A2、A3、…向下作垂线,与轨迹的交点记为M1、M2、M3、….若 轨迹是一条抛物线,则各点的 y 坐标和 x 坐标应该具有 y=ax2 的形式(a 是待定常量),用刻度尺测量某点的 x、y 两个坐标值, 代入y=ax2 求出a.再测量其他几个点的x、y坐标值,代入y=ax2, 若在误差范围内都满足这个关系式,则这条曲线是一条抛物线. 图 5-3-3 (2)求小球平抛的初速度 v0: ①在所描绘的轨迹曲线上选取 A、B、C、D、E、F 六个不 同的点,测出它们的坐标值. 中,求出小球做平抛运动②将各点坐标值代入 v0=x 的初速度 v0. ③记录各点求得的初速度,最后算出初速度 v0 的平均值 v0,并做好记录. 【误差分析】 (1)安装斜槽时,其末端切线不水平,造成小球并非做平抛 运动,测量的数据不准确. (2)建立直角坐标系时,误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)小球每次从槽上开始滚下的位置不相同,使得平抛的初 速度也不相同. 【例题】(1)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.每次必须由静止释放小球 C.固定白纸的木板必须调节成竖直 D.每次释放小球的位置必须不同 E.将小球经过不同高度的位置记录在纸上,取下纸后,用 直尺将点连成折线 (2)某学生在做“研究平抛运动”的实验中,忘记记下小球 做平抛运动时的起点位置,O 为物体运动一段时间后的位置, 取为坐标原点,平抛的轨迹如图 5-3-4 所示,根据轨迹的坐 标求出物体做平抛运动的初速度 v0=___________m/s.(取 g= 10 m/s2) 图 5-3-4 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;每次由静止释放小球,是为了使小 球具有相同的初速度;木板应竖直,与小球轨迹所在的竖直平 面平行,故A、B、C 正确.D 中,每次释放小球的位置必须相 同,以保证小球具有相同的水平初速度;E 中,应找取小球的 中心位置,以减小实验误差,将描出的点用平滑曲线连接起来. (2)小球在竖直方向做自由落体运动,在任意连续的相等时 间内的位移差相等,即Δs=at2;在水平方向上有 x=v0t,联立 以上两式可求得初速度 v0. 答案:(1)ABC (2)1.0 【触类旁通】 1.在“研究平抛运动”的实验中,需要描绘物体平抛运动 的轨迹和求物体的平抛初速度.实验的简要步骤如下: A.让小球多次从________________滚下,记下小球穿过 卡片孔的一系列位置; 同一位置由静止 B.安装好器材,注意斜槽末端切线水平和平板竖直,记 下 ___________________________________________________ 的位置 O 点和过 O 点的竖直线; 小球在斜槽末端处时球心在坐标纸上的水平投影点 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____________.BADC 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=1.6 cm,若小球在平抛运动途中的 几个位置如图 5-3-5 中的 a、b、c、d 所示,则小球的平抛初 速度的计算式为 v0=________(用 L、g 表示),其值是________, 小球在 b 点的速率为________.(取两位有效数字,g=10 m/s2) 图 5-3-5查看更多