2020版新教材高中物理 2.3 科学探究：平抛运动的特点课件 鲁教版必修2

第3节科学探究:平抛运动的特点【实验目的】1.描绘平抛运动的轨迹并分析其特点。2.根据平抛运动的轨迹求平抛初速度。【实验器材】斜槽、_____、木板、_______、坐标纸、图钉、________、铅笔(或卡孔)等。小球铅垂线刻度尺【实验原理与设计】1.实验原理:(1)利用追踪法逐点描出小球运动的轨迹。(2)建立坐标系,如果轨迹上各点的y坐标与x坐标间的关系具有y=ax2的形式,则轨迹是一条_______。(3)测出轨迹上某点的坐标x、y,根据x=v0t,y=gt2得初速度________。抛物线120gv=x2y2.实验设计——轨迹的画法。(1)追踪描点法。(2)频闪照相法。【实验过程】一、实验步骤1.固定斜槽:用图钉把坐标纸固定在竖直木板上,在木板的左上角固定斜槽,并使其末端保持水平。如图所示:2.固定木板:用悬挂在槽口的铅垂线把木板调整到竖直方向,并使木板平面与小球下落的竖直面平行且靠近,固定好木板。3.画竖直线:把小球放在槽口处,用铅笔记下小球在槽口时球心在木板上的水平投影点O,再利用铅垂线在纸上画出通过O点的竖直线。4.释放小球:将小球从斜槽上合适的位置由静止释放,使小球运动轨迹大致经过坐标纸的右下角。5.描点:把笔尖放在小球可能经过的位置,如果小球运动中碰到笔尖,用铅笔在坐标纸该位置画上一点。用同样的方法从同一位置释放小球,在小球运动路线上描下若干点。【思考·讨论】在做“平抛运动的特点”实验中,小球能不能乱扔?(科学态度与责任)提示:不能,不能随意扔小球并注意小球落地过程,避免小球伤人或损坏实验室物品。二、数据收集与分析1.根据实验记录,在坐标纸上描绘小球平抛运动的轨迹。2.在平抛运动轨迹上选取几个水平间距相等的测量点,测出并计算相应物理量填入表格中。测量点ABCDEF水平方向位移x/m竖直方向位移y/m水平速度v/m·s-13.观察描出的轨迹,与你熟悉的曲线进行比较,猜想y与x的关系,作出y-x2图像。三、实验结论1.平抛运动的轨迹是抛物线。2.求出实验中小球做平抛运动的初速度。【思考·讨论】竖直方向上测量并计算yEF-yDE、yDE-yCD、yCD-yBC、yBC-yAB,在误差允许的范围内,它们有怎样的特点?由此,你能得出小球在竖直方向的运动性质吗?(科学思维)提示:它们都相等,说明小球在竖直方向上做自由落体运动。【注意事项】1.斜槽安装:实验中必须调整使斜槽末端的切线水平,将小球放在末端水平部分,若能使小球静止,斜槽末端的切线就水平了。2.木板固定:木板必须处于竖直平面内,要用铅垂线检查坐标纸竖线是否竖直。3.小球释放:(1)小球必须每次从斜槽上同一位置滚下。(2)小球开始滚下的高度要适中,以使小球平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜。4.坐标原点:坐标原点不是槽口的端点,而是小球出槽口时球心在木板上的投影点。5.初速度的计算:在轨迹上选取离坐标原点O较远的一些点来进行计算。【思考·讨论】在做“平抛运动的特点”实验中,除了本实验的方法外,还可以用什么方法得到平抛运动的轨迹?(科学探究)提示:频闪照相法、水流法。类型一实验操作【典例1】(1)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____。世纪金榜导学号A.停表B.坐标纸C.天平D.弹簧秤E.重垂线(2)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无初速度滚下B.斜槽轨道必须光滑C.斜槽轨道末端可以不水平D.为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.为了比较准确地找出小球运动的轨迹,应该用一条曲线把所有的点都连接起来【解题探究】(1)为什么要让斜槽的末端水平?提示:为了保证小球做的是平抛运动。(2)为什么小球每次要从斜槽的同一位置由静止释放?提示:为了保证小球做平抛运动的初速度相等。【解析】(1)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,下列器材中还需要铅垂线,确保小球抛出是在竖直面内运动,还需要坐标纸,便于确定小球间的距离。故B、E正确。(2)为了能画出平抛运动轨迹,首先保证小球做的是平抛运动,所以斜槽轨道不一定要光滑,但必须是水平的。同时要让小球总是从同一位置释放,这样才能找到同一运动轨迹上的几个点,不需要把所有的点都连接起来,而是让更多的点分布在曲线两边。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。故A、D正确,B、C、E错误;故选A、D。答案:(1)B、E(2)A、D类型二数据处理【典例2】图甲是“研究平抛物体的运动”的实验装置图。世纪金榜导学号(1)图乙是正确实验取得的数据,其中O为抛出点,则此小球做平抛运动的初速度为____m/s。(g取9.8m/s2)(2)在另一次实验中将白纸换成方格纸,每小格的边长L=5cm,通过实验,记录了小球在运动途中的三个位置,如图丙所示,则该小球做平抛运动的初速度为_____m/s;B点的竖直分速度为________m/s。(g取10m/s2)【解析】(1)因为O点是抛出点,则,h=gt2,t=则小球的初速度v0=,代入数据解得v0=1.6m/s。2hg12xt(2)由题图可知,AB、BC之间的时间间隔相等,根据Δy=gT2得,T==0.1s,则小球的初速度v0′==1.5m/s。B点竖直方向上的分速度等于AC在竖直方向上的平均速度,vBy==2m/s。答案:(1)1.6(2)1.52y2Lgg8L2T3LT【规律方法】求平抛运动的初速度的方法(1)轨迹完整时:根据平抛运动在水平方向做匀速直线运动x=v0t,在竖直方向做自由落体运动h=gt2,可求得v0==x·。12g2hxt(2)轨迹不完整时:根据不完整的平抛运动的轨迹在水平方向做匀速直线运动x=v0T,在竖直方向做匀加速直线运动Δh=gT2,可求得v0=x。gh类型三实验创新【典例3】如图所示,用底部带孔的玻璃试管和弹簧可以组装一个简易“多功能实验器”,利用该实验器,一方面能测弹簧的劲度系数,另一方面可测量小球做平抛运动的初速度。使用该装置测量小球的初速度时,需要多次将弹簧的右端压到________(选填“同一”或“不同”)位置。然后分别测出小球几次飞出的________和________,再由公式________求出初速度的平均值。世纪金榜导学号【解析】小球做平抛运动时,水平方向上x=v0t,竖直方向上h=gt2,所以v0==x。答案:同一水平位移x竖直高度hv0=x12xtg2hg2h【创新评价】1.实验创新思路:用弹簧把小球从同一位置弹出代替小球从斜槽的同一高度静止释放。2.实验步骤:(1)安装实验器材。(2)把小球从弹簧的同一位置释放,记录落在复写纸上的位置。(3)测量小球做平抛运动的水平位移x和竖直位移h,并计算v0=x。g2h(4)计算平抛运动的初速度的平均值。次数1234平均值xhv03.误差分析:(1)小球做平抛运动的初位置确定不准确。(2)小球在空气中受到空气阻力影响。