2018-2019學(xué)年高中物理 第五章 曲線運(yùn)動 3 實(shí)驗(yàn)：研究平拋運(yùn)動課件 新人教版必修2.ppt

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1、3實(shí)驗(yàn)：研究平拋運(yùn)動,第五章曲線運(yùn)動,學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.學(xué)會用實(shí)驗(yàn)的方法描繪平拋運(yùn)動的軌跡. 2.會判斷平拋運(yùn)動的軌跡是不是拋物線. 3.會根據(jù)平拋運(yùn)動的軌跡計(jì)算平拋運(yùn)動的初速度. 4.掌握描跡法、頻閃照相法等探究實(shí)驗(yàn)的常用方法.,內(nèi)容索引,,題型演練 學(xué)以致用 實(shí)訓(xùn)演練,達(dá)標(biāo)檢測 檢測評價(jià) 達(dá)標(biāo)過關(guān),技能儲備 明確原理 提煉方法,技能儲備,一、描繪平拋運(yùn)動的軌跡 1.實(shí)驗(yàn)原理 用 法(或噴水法或 法)得到物體做平拋運(yùn)動的軌跡. 2.實(shí)驗(yàn)器材(以斜槽軌道實(shí)驗(yàn)為例) 斜槽、小球、 、圖釘、 、鉛垂線、鉛筆、坐標(biāo)紙、鐵架臺.,描跡,頻閃照相,方木板,刻度尺,3.實(shí)驗(yàn)步驟 (1)

2、按圖1甲所示安裝實(shí)驗(yàn)裝置，使斜槽末端水平(小球在斜槽末端點(diǎn)恰好靜止).,圖1,(2)固定木板上的坐標(biāo)紙，使木板保持豎直狀態(tài)，小球的運(yùn)動軌跡與板面平行，坐標(biāo)紙方格橫線呈水平方向. (3)以斜槽水平末端端口上小球球心在木板上的投影點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)O，過O點(diǎn)畫出豎直的y軸和水平的x軸.,(4)使小球從斜槽上 位置由靜止?jié)L下，把筆尖放在小球可能經(jīng)過的位置上，如果小球運(yùn)動中碰到筆尖，就用鉛筆在該位置畫上一點(diǎn).用同樣方法，在小球運(yùn)動路線上描下若干點(diǎn). (5)將坐標(biāo)紙從木板上取下，從O點(diǎn)開始通過畫出的若干點(diǎn)描出一條_____ 的曲線，如圖乙所示.,同一,平滑,4.注意事項(xiàng) (1)實(shí)驗(yàn)中必須調(diào)整斜槽末端的切線

3、 (將小球放在斜槽末端水平部分，若小球靜止，則斜槽末端水平). (2)方木板必須處于 平面內(nèi)，固定時(shí)要用鉛垂線檢查坐標(biāo)紙豎線是否 . (3)小球每次必須從斜槽上 位置由靜止釋放. (4)坐標(biāo)原點(diǎn)不是槽口的端點(diǎn)，應(yīng)是小球出槽口時(shí)球心在木板上的投影點(diǎn). (5)小球開始滾下的位置高度要適中，以使小球做平拋運(yùn)動的軌跡由坐標(biāo)紙的左上角一直到達(dá)右下角為宜.,水平,豎直,豎直,同一,二、數(shù)據(jù)處理 1.判斷平拋運(yùn)動的軌跡是不是拋物線 方法一公式法 (1)原理：若平拋運(yùn)動的軌跡是拋物線，則當(dāng)以拋出點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立直角坐標(biāo)系后，軌跡上各點(diǎn)的坐標(biāo)應(yīng)具有y 的關(guān)系，而且同一軌跡a是一個確定的值. (

4、2)驗(yàn)證方法 用刻度尺測量幾個點(diǎn)的x、y兩個坐標(biāo)，分別代入yax2中求出常量a，看計(jì)算得到的a值在誤差允許的范圍內(nèi)是否是一個常數(shù).,ax2,方法二圖象法 建立yx2坐標(biāo)系，根據(jù)所測量的各個點(diǎn)的x、y坐標(biāo)值分別計(jì)算出對應(yīng)的y值和x2值，在yx2坐標(biāo)系中描點(diǎn)，連接各點(diǎn)看是否在一條直線上，并求出該直線的斜率即為a值. 2.計(jì)算初速度 在小球平拋運(yùn)動軌跡上任取一點(diǎn)，用刻度尺測出它的坐標(biāo)(x，y)，利用 公式y(tǒng) 和x ，求出小球做平拋運(yùn)動的初速度v0(g已知)，多求幾個點(diǎn)然后求出v0的平均值.,v0t,題型演練,,例1在“研究平拋運(yùn)動”實(shí)驗(yàn)中. (1)圖2是橫擋條卡住平拋小球，用鉛筆標(biāo)注小球最高點(diǎn)，

5、確定平拋運(yùn)動軌跡的方法，坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)選小球在斜槽末端點(diǎn)時(shí)的_____. A.球心 B.球的上端 C.球的下端,答案,一、平拋運(yùn)動實(shí)驗(yàn)的原理與實(shí)驗(yàn)操作,圖2,,在此實(shí)驗(yàn)中，下列說法正確的是_____. A.斜槽軌道必須光滑 B.記錄的點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些 C.用光滑曲線把所有的點(diǎn)連接起來 D.y軸的方向根據(jù)重錘線確定,答案,,,(2)圖3是利用圖2裝置拍攝小球做平拋運(yùn)動的頻閃照片，由照片可判斷實(shí)驗(yàn)操作錯誤的是_____. A.釋放小球時(shí)初速度不為0 B.釋放小球的初始位置不同 C.斜槽末端切線不水平,答案,圖3,,(3)下圖是利用穩(wěn)定的細(xì)水柱顯示平拋運(yùn)動軌跡的裝置，其中正確的是,答案,,1.為保證小球做

6、平拋運(yùn)動，必須使斜槽的末端水平. 2.為保證小球每次平拋的初速度相同，必須讓小球從同一位置由靜止釋放.,,計(jì)算平拋運(yùn)動的初速度可以分為兩種情況 (1)平拋軌跡完整(即含有拋出點(diǎn)) 在軌跡上任取一點(diǎn)，測出該點(diǎn)離坐標(biāo)原點(diǎn)的水平位移x及豎直位移y，就可求出初速度v0.,二、計(jì)算平拋運(yùn)動的初速度,(2)平拋軌跡殘缺(即無拋出點(diǎn)) 在軌跡上任取三點(diǎn)A、B、C(如圖4所示)，使A、B間及B、C間的水平距離相等，由平拋運(yùn)動的規(guī)律可知A、B間與B、C間所用時(shí)間相等，設(shè)為t，則 hhBChABgt2,圖4,解析由平拋運(yùn)動公式，在x軸方向上xabv0T，在豎直方向上hbchabgT2，代入數(shù)據(jù)解得T0.1 s，v

7、02 m/s.,例2某同學(xué)在做“研究平拋運(yùn)動”實(shí)驗(yàn)時(shí)得到了如圖5所示的運(yùn)動軌跡，a、b、c三點(diǎn)的位置在運(yùn)動軌跡上已標(biāo)出，則：,圖5,2,答案,解析,(1)小球平拋的初速度為____m/s.(g取10 m/s2),(2)小球運(yùn)動到b點(diǎn)時(shí)速度大小vb_______，方向___________________.,2.5 m/s,答案,解析,與x軸方向夾角為37,(3)小球拋出點(diǎn)的位置坐標(biāo)x_____cm，y______cm.,10,答案,解析,1.25,根據(jù)平拋運(yùn)動軌跡測定初速度時(shí)，不要隨便把題目所提供的第一個記錄點(diǎn)當(dāng)成平拋運(yùn)動的拋出點(diǎn).可利用自由落體運(yùn)動在豎直方向上連續(xù)相同時(shí)間內(nèi)下落高度之比為13

8、5的關(guān)系來判斷第一個記錄點(diǎn)是否為拋出點(diǎn)，若不是，只能由hgT2求出時(shí)間間隔.,,例3某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個研究平拋運(yùn)動的實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖6甲所示，A是一塊平面木板，在其上等間隔地開鑿出一組平行的插槽(圖中P0P0、P1P1、)，槽間距離均為d.把覆蓋復(fù)寫紙的白紙鋪貼在平面硬板B上.實(shí)驗(yàn)時(shí)依次將B板插入A板的各插槽中，每次讓小球從斜軌道的同一位置由靜止釋放.每打完一點(diǎn)后，把B板插入后 一槽中并同時(shí)向紙面內(nèi)側(cè)平移距 離d.實(shí)驗(yàn)得到小球在白紙上打下 的若干痕跡點(diǎn)，如圖乙所示.,三、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),圖6,(1)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)對實(shí)驗(yàn)裝置反復(fù)調(diào)節(jié)，直到________.每次讓小球從同一位置由靜止釋放，是為了__

9、___________________________.,答案見解析,答案,解析,解析本實(shí)驗(yàn)把小球通過的水平相等位移(即槽間距離d)，巧妙轉(zhuǎn)化為題圖中x軸上通過相同的位移(即向紙內(nèi)側(cè)平移距離d)，而豎直方向確定的落點(diǎn)為豎直位置，因而可畫出平拋運(yùn)動的軌跡. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，實(shí)驗(yàn)前應(yīng)對實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)，使斜軌道末端切線水平，以保證小球飛出時(shí)的速度沿水平方向，小球做平拋運(yùn)動.每次讓小球從同一位置由靜止釋放的目的是使小球每次做平拋運(yùn)動的初速度相同，軌跡相同.,解析每次將B板向內(nèi)側(cè)平移距離d是為了保持記錄紙上每兩點(diǎn)之間的水平距離相同.,(2)每次將B板向內(nèi)側(cè)平移距離d，是為了__________.,答

10、案見解析,答案,解析,解析如圖所示(注意要用平滑的曲線連接).,(3)在圖乙中繪出小球做平拋運(yùn)動的軌跡.,答案見解析,答案,解析,1.本實(shí)驗(yàn)中，把小球的平拋運(yùn)動的軌跡由紙面內(nèi)轉(zhuǎn)換到垂直紙面的平面內(nèi). 2.B板每向右平移距離d，同時(shí)向紙面內(nèi)側(cè)平移距離d，使轉(zhuǎn)換具有等效性.,達(dá)標(biāo)檢測,1.(實(shí)驗(yàn)操作)(多選)在做“研究平拋運(yùn)動”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列說法正確的是 A.安裝斜槽和木板時(shí)，一定要注意木板是否豎直 B.安裝斜槽和木板時(shí)，只需注意小球不和木板發(fā)生摩擦 C.每次實(shí)驗(yàn)都要把小球從同一位置由靜止釋放 D.實(shí)驗(yàn)的目的是描繪出小球的運(yùn)動軌跡，分析平拋運(yùn)動的規(guī)律,解析安裝斜槽和木板時(shí)，必須使斜槽末端切線水平，

11、使木板豎直，以確保小球水平飛出和正確畫出小球的運(yùn)動軌跡，A正確，B錯誤； 小球每次從斜槽上的同一位置由靜止開始滾下，可保證小球初速度不變，C正確； 由實(shí)驗(yàn)?zāi)康目芍珼正確.,,解析,答案,,,1,2,3,2.(實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì))(多選)在探究平拋運(yùn)動的規(guī)律時(shí)，可以選用如圖7所示的各種裝置圖，則以下操作合理的是 A.選用裝置圖甲研究平拋物體的豎直分 運(yùn)動時(shí)，應(yīng)該用眼睛看A、B兩球是否 同時(shí)落地 B.選用裝置圖乙并要獲得穩(wěn)定的細(xì)水柱 顯示出平拋運(yùn)動的軌跡，豎直管上端A一定要低于水面 C.選用裝置圖丙并要獲得鋼球做平拋運(yùn)動的軌跡，每次不一定從斜槽上同一 位置由靜止釋放鋼球 D.除上述裝置外，還可

12、以用數(shù)碼照相機(jī)每秒拍攝15幀鋼球做平拋運(yùn)動的照片 以獲得平拋運(yùn)動的軌跡,,解析,答案,,圖7,1,2,3,解析小球下落的速度很快，運(yùn)動時(shí)間很短，用眼睛看很難準(zhǔn)確判斷出小球落地的先后順序，應(yīng)聽聲音，選項(xiàng)A錯誤； 豎直管的上端A應(yīng)低于水面，這是因?yàn)樨Q直管與空氣相通，A處的壓強(qiáng)始終等于大氣壓強(qiáng)，不受瓶內(nèi)水面高低的影響，因此可以得到穩(wěn)定的細(xì)水柱，選項(xiàng)B正確； 只有每次從同一位置由靜止釋放鋼球，鋼球做平拋運(yùn)動的初速度才相同，選項(xiàng)C錯誤； 獲得鋼球做平拋運(yùn)動時(shí)每秒15幀的照片就等同于做平拋運(yùn)動實(shí)驗(yàn)時(shí)在方格紙上描點(diǎn)的方法，同樣可以獲得平拋運(yùn)動的軌跡，選項(xiàng)D正確.,1,2,3,B.安裝好器材，注意_____

13、____________，記下平拋初位置O點(diǎn)和過O點(diǎn)的水平線與豎直線. C.取下方格紙，以O(shè)為原點(diǎn)，以水平線為x軸，豎直線為y軸建立直角坐標(biāo)系，用平滑曲線畫出小球做平拋運(yùn)動的軌跡. (1)完成上述步驟，將正確的答案填在橫線上.,3.(實(shí)驗(yàn)操作及速度的計(jì)算)如圖8所示，在“研究平拋運(yùn)動”的實(shí)驗(yàn)中，可以描繪出小球平拋運(yùn)動的軌跡，實(shí)驗(yàn)簡要步驟如下： A.讓小球多次從_____________釋放，在一張印有小方格的紙上記下小球經(jīng)過的一系列位置，如圖中a、b、c、d所示.,圖8,同一位置靜止,斜槽末端切線水平,答案,解析,1,2,3,解析這種方法，需讓小球重復(fù)同一個平拋運(yùn)動多次，才能記錄出小球的一系列位置，故必須讓小球每次由同一位置靜止釋放.斜槽末端切線水平，小球才會做平拋運(yùn)動.,1,2,3,(2)上述實(shí)驗(yàn)步驟的合理順序是______. (3)已知圖中小方格的邊長L1.25 cm，則小球平拋的初速度為v0________(用L、g表示)，其值是_______.(取g9.8 m/s2),BAC,答案,解析,0.7 m/s,1,2,3,(4)b點(diǎn)的速度vb______.(用L、g表示),答案,解析,1,2,3,