高中物理人教版必修二第五章 《实验：研究平抛运动》

1.知道做平抛运动的条件及相应控制方法。 2.知道用实验获得平抛运动轨迹的方法。 3.知道判断运动轨迹是不是抛物线的方法。 4.知道测量初速度时需要测量的物理量。 5.会推导平抛运动初速度的表达式，会计算平抛运动的初速度。 首先通过回顾前面平抛运动的特点来导入新课，之后设 置三个实验方案来研究平抛运动，三个实验的原理是一样的， 都是为了得到水平方向和竖直方向的运动规律，因此只详细 介绍易于课堂操作的第一个实验。 我们的三个实验方案都得到了物体做平抛运动的运动轨 迹，然后分析研究运动轨迹的水平位移和竖直位移的特点， 最后总结得到：平抛运动水平方向做匀速直线运动；竖直方 向做自由落体运动。 复习回顾 平抛运动： 平抛运动的规律： 水平方向： 竖直方向： 物体以一定的水平速度抛出后，只在重力作用 下的运动。 匀速直线运动， x＝v0t 自由落体运动， y = gt2 /2 1. 用实验的方法描出平抛运动的轨迹，并判断其轨迹 是否为抛物线； 2. 根据平抛运动的轨迹求其初速度。 如何通过实验方法获得物体做平抛运动的运动 轨迹？ 斜 槽 小 球 白 纸 木 板 铅垂线 铁架台 (1)安装调整斜槽：用图钉把白纸钉在竖 直板上，在木板的左上角固定斜槽，并 使其末端保持水平; (2)调整木板：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)确定坐标轴：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，O 即为坐标原点，再利用 铅垂线在纸上画出通过 O点的竖直线，即 y 轴，过 O 点垂直 y 轴画出 x 轴; (4)确定小球释放点：选择一个小球在斜 槽上合适的位置由静止释放，使小球运 动轨迹大致经过白纸的右下角; (5)描绘运动轨迹：把笔尖放在小球可能经过的位置上，如果 小球运动中碰到笔尖，用铅笔在该位置画上一点，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， 用平滑的曲线连接起来，即可得到小球平抛的轨迹。 (1) 应保持斜槽末端的切线水平，钉有坐标纸的木板竖直， 并使小球的运动靠近坐标纸但不接触； (2) 小球每次必须从斜槽上同一位置无初速度滚下，在斜槽 上释放小球的高度应适当，使小球以合适的水平初速度抛 出，其轨迹在坐标纸的左上角到右下角间分布，从而减小 测量误差； (3) 坐标原点（小球做平抛运动的起点） 不是槽口的端点，应是小球在槽口时球 心在木板上的水平投影点。 O O′ 坐标原点（平 抛起点） (1) 判断平抛运动的轨迹是不是抛物线 如图所示，在 x 轴上作出几个等距 离的点 A1、 A2 、 A3 、…，把线段 OA1 的长度记为 l，则 OA2 ＝ 2l，O A3＝ 3l，由 A1 、 A2、A3、…向下作 垂线，与轨迹的交点记为 M1、M2 、 M3 、….。如果轨迹的确是一条抛物 线，M1、M2 、M3 、….各点的 y 坐 标与 x 坐标间应有 y = ax2 的形式（a 是一个待定的常量） A1 A2 A3 M1 M2 M3 O xy1 y y3 y2 2 0 0 1 2 2 2 yy gt t g x gx v t v xt y        (2) 计算平抛运动的初速度 记住原点 O x y x y 没有原点,只是抛物线的一部分 A B C x yAB y yBC T x0 x0 T 2 BC ABy y gT  0 0v T x 0 0 BC AB gv x y y    0v求平均速度 A. 通过调节使斜槽的末端保持水平 B. 每次必须由静止释放小球 C. 固定白纸的木板必须调节成竖直 D. 每次释放小球的位置必须不同 E. 将小球经过不同高度的位置记录在纸上，取下纸后，用 直尺将点连成折线 例1. (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，通过描点法画出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 认为正确的是___________。ABC ( 2 ) 某学生在做“研究平抛运动”的实验中，忘记记下小球做 平抛运动时的起点位置，O 为物体运动一段时间后的位置，取 为坐原点，平抛的轨迹如图 所示，根据轨迹的坐标求出物体做 平抛运动的初速度 v0＝_______m/s。( 取 g＝10 m/s2 )1.0 例2．在“研究平抛运动”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＝1.6 cm，若小球在平抛运动途中 的几个位置如图 中的 a、b、c、d 所示，则小球的平抛初速度 的计算式为 v0＝________(用 L、g 表示)，其值是________， 小球在 b 点的速率为________。 (取两位有效数字，g＝10 m/s2) 2 gL 0.80 m/s 1.0 m/s 水平喷出的细 水柱即为平抛 运动的轨迹 y xO x4x3x2x1 h 5h 3h 7h A B C D 在误差允许的范围 内，四段水平位移 近似相等；且四段 水平位移所用的时 间相等。竖直方向 Δh = gT2 实验目的 1. 用实验的方法描出平抛运动的轨迹，并判断其轨迹是否 为抛物线； 2. 根据平抛运动的轨迹求其初速度。 实验原理 1. 用描迹法画出小球平抛运动的轨迹； 2. 建立坐标系，轨迹的 y、x 坐标是否满足 y = ax2 的形式； 3. 建立坐标系，测出轨迹上某点的坐标 x、y，根据 x＝v0t、 y = gt2 /2得，初速度 0 2 x gv xt y   研究平抛运动 1. 在“研究平抛物体的运动”实验时，已备有下列器 材：白纸、图钉、平板、铅笔、弧形斜槽、小球、刻 度尺、铁架台，还需要下列器材中的 ( ) A. 秒表 B. 天平 C. 重垂线 D. 测力计 C 2. 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，则正确的是 ( )ABD 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均不同 D. 小球通过相同的水平位移所用时间均不同 3. 在做研究平抛运动的实验中，让小球多次从斜槽上滚 下，在白纸上依次记下小球的位置，两位同学得到的记 录纸分别如图甲、乙所示，从图中明显看出： 甲的实验错误是_____________________； 乙的实验错误是_________________________。 斜槽末端不水平 每次释放小球的高度不同 O 甲 O 乙 4. 下列哪些因素会使本实验的误差增大 （ ） A. 小球与斜槽之间有摩擦 B. 建立坐标系时，以斜槽末端端口位置为坐标原点 C. 安装斜槽时其末端不水平 D. 根据曲线计算平抛运动的初速度时在曲线上取作 计算的点离原点 O 较远 BC 5. 在“研究平抛运动”实验中，某同学只记录了小球运 动途中的A、B、C 三点的位置，取A 点为坐标原点，则 各点的位置坐标如图所示，当 g＝ 10 m/s2 时，下列说法 正确的是（ ）BD A. 小球抛出点的位置坐标是 ( 0，0 ) B. 小球抛出点的位置坐标是 ( ─10，─ 5 ) C. 小球平抛初速度为 2 m/s D. 小球平抛初速度为 1 m/s 6. 在做“研究平抛物体的运动”这一实验时，下面哪些说 法是正确的 ( )AB A. 安装弧形槽时，必须使槽的末端的切线方向保持水平 B. 进行实验时，每次都要让小球从同一位置由静止释放 C. 小球与槽的摩擦不可避免，但这不影响实验结果 D. 为了得到实验结果，不要忘记用天平称出小球的质量 7. 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 ＝ 1.25 cm，若小球在平抛运动 中先后经过的几个位置如图中的 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_________ 。( g 取 9.8 m/s2 ) d a b c 0.70 m/s 2 gL 8. 某同学设计了一个研究平抛运动的实验。实验装置示意图 如图所示，A 是一块平面木板，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。 等打完一点后，把 B 板插入后一槽中并同时向纸面内侧平移 距离 d。 （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__________ _________________________________________________ ______。 线水平，A 板水平，插槽 P0P0′ 垂直斜轨并在斜轨末 斜轨末端切 端正下方 使小球每次做平抛运动的初速度相同 每两点之间的水平距离等于小球在水平方向实际运动的 使记录纸上 距离