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5.3实验《研究平抛运动》(人教版必修2)

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【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;

【学习重难点】: 由实验理论分析探究平抛运动轨迹、初速度。

【使用说明】: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

【知识回顾】

1、平抛运动的定义: ; 2、条件: ; 3、特点: ;

【自学导航】

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

- 1 -

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.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)。

(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。 【当堂检测】

1.有关“研究平抛物体运动”的实验中,小球在斜槽水平出口处的位置如图所示,所谓末端的切线的起点O,即坐标水平轴的原点应该是 ( )

- 2 -

A.A点 B.B点 C .C点 D.D点

2.安装实验装置的过程中,斜槽装置末端的切线必须是水平的,这样做的目的是( ) A.保证小球运动的轨迹是一条抛物线 B.保证小球飞出时的速度不太大,也不太小 C.保证小球飞出时,初速度水平 D.保证小球在空中运动的时间都相等

3.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,则下列说法错误的是

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 【课后提升】

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可以不同 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)相接触

F.将球的位置记录在纸上后,取下纸,用直尺将点连成折线 2、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,若小球在平抛运动途中的几个位置如图3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______(取

2

g=9.8m/s)

实验 3、图所示是研究平抛物体的运动时的演示实验装置,

时首先使A.B两小球位于同一水平面上,用小锤打击弹性金属片,A球水平抛出,同时B球自由下落.实验多次,不论小锤打击时用力的大小,也不论仪器距离地面的高度如何,两球总是同时落地.实验说明的问题是[ ] A.只说明A球在竖直方向的分运动是自由落体运动 B.只说明A球在水平方向的分运动是匀速运动 C.同时说明A.B.两项

D.不能说明A.B.两项中的任何一项

在4、如图(a)“是研究平抛运动”的实验装置图,(b)是实验后

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 -

(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

=______________,根据图(b)给出的数据,可计算出

5、处理曲线运动的方法是:

- 4 -

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