5.3 《实验:研究平抛运动》导学案
【学习目标】
1、知道常见的几种获取平抛运动轨迹的方法; 2、掌握判断平抛运动的轨迹是不是抛物线方法; 3、会根据平抛运动的轨迹计算平抛物体的初速度; 【重点难点】
由实验理论分析探究平抛运动轨迹、初速度。 【学法指导】
通读教材,理解与之相关的基础知识,用红笔画出不懂的地方,完成学案和课后习题 【知识链接】
1、平抛运动的定义: ; 2、条件: ; 3、特点: ; 【学习过程】
一、常见的几种获取平抛运动轨迹的方法:学生自主学习课本14页参考案例 ① ② ③
二、实验原理
平抛运动可以看作是两个分运动的和运动;一个水平方向的____________ ,其速度等于平抛物体运动的________;另一个是竖直方向的___________ ,通过实验确定作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,测出曲线上任一点的坐标,利用公式_________ 和__________ 就可求出小球的水平分速度,即平抛物体的速度v0=__________ . 三、实验器材:斜槽轨道、小球、木板、白纸、图钉、铅垂线、直尺、三角板、铅笔等. 四、实验步骤
描绘平抛运动的轨迹,建立水平、竖直的直角坐标系,通过研究水平和竖直两个方向的位移时间关系,获得各分运动的确切情况。
实验步骤:
1.安装斜槽轨道,使其末端保持水平;
检查斜槽末端部分是否水平的方法 。 2.固定木板上的坐标纸,使木板保持竖直状态,小球的运动轨迹与板面平行,坐标纸方格横线呈水平方向;
检验坐标纸是否竖直的方法: 。 3.建立直角坐标系xoy:以小球做平抛运动的起点0为坐标原点,从坐标原点0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: 4.让小球由斜槽的某一固定位置自由滚下,由0点开始做平抛运动。先用眼睛粗略地估计小球在某一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。
[来源:ZXXK]
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.取下坐标纸,用刻度尺过0点画出y轴和z轴[当第(3)步未进行时],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大的点,但必须保持曲线平滑,不允许出现凹陷处)。
五、实验过程注意事项:
(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,应在平抛轨迹上选取离坐标原点0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。
六、数据处理 思考:
1,思考如何判断平抛运动的轨迹是不是抛物线;
2、如何计算平抛物体的初速度?
七、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)。
[来源:Z+xx+k.]
(3)小球每次从槽上开始滚下的位置不相同,使得平抛初速度不相同。 【训练测试】
1、一个同学在《研究平抛物体的运动》实验中,只画出了如图9所示的一部分曲线,于是他在曲线上取水平距离?s相等的三点A、B、C,量得?s = 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。
2、某同学做平抛运动实验时,在白纸上只画出了表示竖直向下方向的 Y轴和平抛物体运动轨迹的后一部分,而且漏标了抛出点的位置, 如图所示.这位同学希望据此图能测出物体的初速度,请你给他出出主意:
(1) 简要说明据此图测定该物初速度的方法________. (2) 需要增加的测量工具有_____________________. (3) 用测量出的物理量表示测量的结果:v0=______________
3、如图所示,为一平抛物体运动的闪光际大小相比缩小10倍.对照片中小球位置进行直距离为1.5 cm,4与7闪光点竖直距离为 平距离均为0.5 cm.则
[来源:Zxxk.]图9 照片示意图,照片与实测量得:1与4闪光点竖2.5 cm,各闪光点之间水
(1)小球抛出时的速度大小为多少?
(2)验证小球抛出点是否在闪光点1处,若不在,则抛出点距闪光点1的实际水平距离和竖直距离分别为多少?(空气阻力不计,g=10 m/s2)
4、如图所示为一小球作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,g=10m/s,那么:
⑴闪光频率为 Hz;
⑵小球运动的初速度的大小是 m/s; ⑶小球经过B点时的速度大小为 m/s。
5、下图是小球平抛运动轨迹中的三点,测得A、B间和B、C间的水平距离分别为x1和x2,且x1=x2=15厘米,A、B间和B、C间的竖直距离分别为y1=15厘米, y2=25厘米,若g取10米/秒2,则小球平抛的初速度为 米/秒;小球经过B点时的竖直分速度为 米/秒.
6、某学生在做“研究平抛物体运动”的实验中,忘记记下小球做平抛运动的起点位置O,A为物体运动一段时间后的位置,根据图1—7所示,求出物体做平抛运动的初速度为______________________ 。 (g取10 m/s2).
【参考答案】
1、答: 2 1.5 (2分) 0.0125
2、答:(l) 画出三条两两之间等距离 (△x)的与 Y轴平行的竖线,分别与轨迹曲线交于A、B、C三点,过这三点各作一条垂直于Y轴的线.测量A、B之间的竖直距离y1和A、C之闻的竖直距离y2,根据以上数据可算出初速.
(2) 刻度尺 (3) ?x2
g
y2?2y13、解: (1)设1~4之间时间为T,