《金版新学案》安徽省2012高三物理一轮 第4章 曲线运动 万有引力与航天 第四讲精品课件

第四讲实验六：研究平抛物体的运动1．描出平抛物体的运动轨迹．2．求出平抛物体的初速度．平抛运动可以看做是两个分运动的合成：一是水平方向的匀速直线运动，其速度等于平抛物体运动的初速度；另一个是竖直方向的自由落体运动．在直角坐标系上，它们的位移方程分别表示为x＝v0t、y＝12gt2，令小球做平抛运动，利用追踪法逐点描出小球运动的轨迹，则可作出小球做平抛运动的曲线．建立坐标系后，对曲线上的任一点均可求出其横坐标x、纵坐标y，用公式y＝12gt2可求出小球从原点到该点的运动时间，再用公式x＝v0t则可求出小球做平抛运动的初速度．斜槽(附金属小球)木板及竖直固定支架、白纸、图钉、刻度尺、三角板、重锤、铅笔、有孔卡片．一、实验步骤1．描绘小球做平抛运动的轨迹(1)将斜槽放在桌面上，让其末端伸出桌面边缘外，调节末端，使槽末端切线水平，随之将其固定，如下图所示．(2)用图钉把坐标纸固定在木板上，靠近斜槽竖直放好木板，安装时要用重锤线检查并调整竖直木板，使坐标纸上的竖线与重锤线重合．如图所示．(3)选定斜槽末端小球球心在坐标纸上的水平投影所在的点为坐标原点O，从坐标原点O标出竖直向下的y轴和水平向右的x轴．(4)使小球由斜槽的某一固定位置自由滑下．由O点开始做平抛运动．用眼睛粗略地确定做平抛运动的小球在某一x值处对应的y值．(5)再使小球每次从同一位置滚下，在粗略确定的位置附近，用铅笔较准确地确定小球通过的位置，并在坐标纸上记下这一点．(6)依次改变x值，用同样的方法确定其他各点的位置．(7)取下坐标纸，根据记下的一系列位置，用平滑的曲线画出小球做平抛运动的轨迹．(8)从曲线上选取A、B、C、D、E、F六个不同点，测出它们的坐标值．二、数据处理2．求小球平抛的初速度(1)以O点为原点，水平方向为x轴竖直向下方向为y轴建立坐标系．(2)根据坐标，代入公式v0＝x/g2y求出小球平抛运动的初速度，并计算其平均值．1．实验中必须保持斜槽末端水平．2．要用重锤线检查木板、坐标纸上的竖线是否竖直．3．小球必须每次从斜槽上相同的开始位置自由滚下．4．要用平滑曲线画出轨迹，舍弃个别偏差较大的点．5．在轨迹上选点时，不要离抛出点过近，并且使所选取的点之间尽量远离．在做“研究平抛物体的运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要的是________．A．秒表B．坐标纸C．天平D．弹簧秤E．重锤线实验仪器的选择及实验中注意的问题实验中，下列说法正确的是________．A．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下B．斜槽轨道必须光滑C．斜槽轨道末端可以不水平D．要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些E．为了比较准确地描出小球运动的轨迹，应该用一条曲线把所有的点连接起来解析：该实验中需要确定坐标轴的y轴线并将坐标纸竖直放置，故还需要重垂线、坐标纸，故B、E.保证小球每次平抛时速度相同，故A正确；只要每次平抛运动速度相同，斜槽轨道不是必须光滑，故B错误；要保证小球做平抛运动必须使斜槽末端水平，故C错误；多记录点保证所画轨迹更真实，减小误差，故D选项正确；小球平抛运动的轨迹是抛物线，故必须沿记录的点迹画一条曲线，使尽量多的点在曲线上，不在曲线上的点平均分布在曲线两侧，而不是连接所有点，故E错误．答案：BEAD某同学设计了一个研究平抛运动的实验，实验装置示意图如图甲所示，A是一块平面木块，在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽(图中P0P0′、P1P1′…)，槽间距离均为d.把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板B上．实验时依次将B板插入A板的各插槽中，每次让小球从斜轨的同一位置由静止释放．每打完一点后，把B板插入后一槽中并同时向纸面内侧平移距离d.实验得到小球在白纸上打下的若干痕迹点，如图乙所示．实验装置的安装和实验步骤(1)实验前应对实验装置反复调节，直到________．每次让小球从同一位置由静止释放，是为了________．(2)每次将B板向内侧平移距离d，是为了________．(3)在上图乙中绘出小球做平抛运动的轨迹．解析：(1)研究平抛运动的规律，首要的一点是使小球沿水平方向抛出，所以实验前要反复调节斜轨，使斜轨的末端处于水平状态，并使板A水平，插槽P0P0′，垂直斜轨并在斜轨末端正下方．释放小球时，每次要使小球从斜轨的同一位置滑下的主要原因是为了使小球每次抛出时具有同样的水平初速度v0.(2)实验过程中，竖直木板每次向内侧平移距离d是为了让每次的小球落点不在记录纸面的竖直直线上，而在侧移了的平面上，使记录纸上每两点之间的水平距离等于小球在水平方向实际运动的距离．由水平方向的匀速运动研究竖直方向的运动规律．(3)小球的平抛运动轨迹如右图所示．答案：(1)使斜轨的末端处于水平状态，并使板A水平，插槽P0P0′垂直斜轨并在斜轨末端正下方使小球每次抛出时具有同样的水平初速度v0(2)使记录纸上每两点之间的水平距离等于小球在水平方向实际运动的距离(3)见解析某同学利用图甲所示装置做“研究平抛运动”的实验，根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹，但不慎将画有轨迹图线的坐标纸丢失了一部分，剩余部分如图乙所示．图乙中水平方向与竖直方向每小格的长度均代表0.10m，P1、P2和P3是轨迹图线上的3个点，P1和P2、P2和P3之间的水平距离相等．完成下列填空：(重力加速度取9.8m/s2)对实验轨迹的分析并求得初速度(1)设P1、P2和P3的横坐标分别为x1、x2和x3，纵坐标分别为y1、y2和y3.从图乙中可读出|y1－y2|＝________m，|y1－y3|＝________m，|x1－x2|＝________m(保留两位小数)．(2)若已测知抛出后小球在水平方向上做匀速运动，利用(1)中读取的数据，求出小球从P1运动到P2所用的时间为______s，小球抛出后的水平速度为________m/s(均可用根号表示)．(3)已测得小球抛出前下滑的高度为0.50m，设E1和E2分别为开始下滑时和抛出时的机械能，则小球从开始下滑到抛出的过程中机械能的相对损失E1－E2E1×100%＝________%(保留两位有效数字)．解析：(1)由图中直接读数得|y1－y2|＝0.61m，|y1－y3|＝1.61m，|x3－x2|＝|x2－x1|＝6×0.10＝0.60m.(2)因为平抛运动是由水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动组成，由于y1－y2y2－y3＝0.611.0≈35，可以断定P1不是平抛起点，且竖直方向前面还有一段位移一定为h1＝0.20m，由h1＝12gt2得：t＝2h1g＝2×0.29.8＝0.20s，所以由P1运动到P2的时间也为0.2s，平抛初速度v0＝x3－x2t＝0.60.2＝3.0m/s.(3)E1＝mgh，E2＝12mv20，则小球从开始下滑到抛出的过程中机械能的相对损失为E1－E2E1×100%＝m×9.8×0.5－12×m×3.02m×9.8×0.5×100%＝8.2%.练规范、练技能、练速度