2019_20學年高中物理第五章3.實驗研究平拋運動課件新人教版必修.pptx

3.實驗:研究平拋運動,自我檢測,自主梳理,一、判斷平拋運動的軌跡是不是拋物線 如圖所示是某物體做平拋運動的軌跡,在x軸上作出等間距的幾個點O,A1,A2,A3,把線段OA1=x1的長度記為l,那么OA2=x2=2l,OA3=x3=3l,。由A1,A2,A3,向下作垂線,垂線與物體運動軌跡的交點記為M1,M2,M3,。由M1,M2,M3,向左作垂線交y軸于B1,B2,B3,用刻度尺測量y1=OB1,y2=OB2,y3=OB3,將M1對應(yīng)的x、y兩個坐標,代入拋物線方程y=ax2,求出a的數(shù)值,再選取其他的點,也求a的數(shù)值,若求得的結(jié)果相同,則說明平拋運動的軌跡是拋物線。,自我檢測,自主梳理,自我檢測,自主梳理,三、常見的幾種獲取平拋運動軌跡的方法 1.案例一:利用如圖所用器材,讓小鋼球從斜槽上滾下,經(jīng)過水平槽飛出后做平拋運動。每次讓小鋼球從同一位置滾下,設(shè)法用鉛筆描出小球經(jīng)過的位置,通過多次實驗,在豎直白紙上記錄鋼球所經(jīng)過的多個位置,連起來就得到鋼球做平拋運動的軌跡。,自我檢測,自主梳理,2.案例二:倒置的飲料瓶內(nèi)裝著水,瓶塞內(nèi)插著兩根兩端開口的細管,其中一根彎成水平,且水平端加接一段更細的硬管作為噴嘴。水從噴嘴中射出,在空中形成彎曲的細水柱,它顯示了平拋運動的軌跡,設(shè)法把它描在坐標紙上。(a出口離瓶口更高) 3.案例三:讓小球從水平桌面上飛出,在小球后面放置帶方格的黑板做背景,用數(shù)碼相機的攝像功能,拍攝小球從桌面飛出后做平拋運動的幾張連續(xù)照片,就可以根據(jù)照片上小球的位置在方格紙上畫出小球的軌跡。,自我檢測,自主梳理,正誤辨析 (1)研究平拋運動的軌跡時,無論選取哪個點為坐標原點,其軌跡方程的形式都是y=ax2。( ) 解析:只有選取拋出點為坐標原點時,平拋運動的軌跡方程的形式才是y=ax2。 答案: (2)案例一中的軌道必須是光滑的。( ) 解析:軌道光滑不光滑不影響研究平拋運動的軌跡。 答案: (3)案例一中每次小鋼球都要由同一位置滾下。( ) 解析:每次由同一位置滾下,拋出時的初速度都相同,鋼球在空中做平拋運動的軌跡就是相同的。 答案:,自我檢測,自主梳理,(4)案例二中利用軌跡計算平拋運動的初速度,選取研究的點應(yīng)該離噴嘴遠一點更好。( ) 解析:因為水流受空氣阻力作用,水柱的軌跡會偏離平拋曲線,故應(yīng)選離噴嘴較近的點更好。 答案: (5)案例二中細管a的作用是保持從噴嘴射出水流的速度,使其不隨瓶內(nèi)水面的下降而減小。( ) 解析:該管下端與空氣相通,上端管口處水的壓強始終等于大氣壓,不受瓶內(nèi)水面高低的影響。因此,在水面降到上端管口以前的一段時間內(nèi),可以得到穩(wěn)定的細水柱。 答案:,探究一,探究二,情景導引 某同學要根據(jù)案例一進行研究平拋運動的實驗,請幫助他列出所使用的器材。 要點提示斜槽(帶小球)、木板及豎直固定支架、白紙、圖釘、重垂線、三角板、鉛筆、刻度尺。,實驗操作,隨堂檢測,探究一,探究二,知識歸納 根據(jù)案例一設(shè)計的“研究平拋物體運動”的實驗步驟 1.按圖甲所示安裝實驗裝置,使斜槽末端水平。 2.以水平槽末端端口上小球球心位置為坐標原點O,過O點畫出豎直的y軸和水平的x軸。,隨堂檢測,探究一,探究二,3.使小球從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下,把筆尖放在小球可能經(jīng)過的位置上,如果小球運動中碰到筆尖,就用鉛筆在該位置畫上一點。用同樣方法,在小球運動路線上描下若干點。 4.將白紙從木板上取下,從O點開始連接畫出的若干點描出一條平滑的曲線,如圖乙所示。,隨堂檢測,探究一,探究二,典例剖析 例1 如圖所示,在研究平拋運動的實驗中,可以描繪出小球平拋運動的軌跡,實驗簡要步驟如下: A.讓小球多次由 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。,隨堂檢測,探究一,探究二,B.按圖安裝好器材,注意 , 記下平拋初位置O點和過O點的水平線與豎直線。 C.取下方格紙,以O(shè)為原點,以水平線為x軸,豎直 線為y軸建立坐標系,用平滑曲線畫出小球平拋運 動的軌跡。 (1)完成上述步驟,將正確的答案填在橫線上。 (2)上述實驗步驟的合理順序是 。 解析:該實驗需讓小球重復同一個平拋運動軌跡多次,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,小球才會做平拋運動。 答案:(1)同一位置靜止 斜槽末端切線水平 (2)BAC,隨堂檢測,探究一,探究二,變式訓練1在做“研究平拋運動”的實驗中,為了確定小球在不同時刻所通過的位置,實驗時用如圖所示的裝置,先將斜槽軌道的末端調(diào)成水平,在一塊平木板表面釘上復寫紙和白紙,并將該木板豎直立于緊靠槽口處,使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放,小球撞到木板并在白紙上留下痕跡A。將木板向遠離槽口方向平移距離x,再使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放,小球撞在木板上得到痕跡B。又將木板再向遠離槽口方向平移距離x,小球再從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放,再得到痕跡C。若測得木板每次移動距離x=10.00 cm,A、B間距離y1=4.78 cm,B、C間距離y2=14.58 cm,g取9.8 m/s2。,隨堂檢測,探究一,探究二,(1)根據(jù)以上直接測量的物理量得小球初速度v0= (用題中所給字母表示)。 (2)小球初速度的測量值為 m/s。 解析:由于每次移動距離x=10.00 cm,所以平拋運動中小球從A點到B點與從B點到C點的時間相同,設(shè)此時間為t。由于y2-y1=gt2,所以,隨堂檢測,探究一,探究二,情景導引 如果已經(jīng)描繪了平拋物體的運動軌跡,但沒有記錄拋出點,僅記錄了豎直方向,能否計算出平拋運動的初速度? 要點提示可以計算出平拋運動的初速度。方法是在軌跡上取三個點,讓相鄰兩點間的水平距離都是x,測量相鄰兩點間的豎直距離分別為y1和y2,根據(jù)y2-y1=gT2,計算得到T,再根據(jù) 得到v0。,實驗數(shù)據(jù)處理和實驗注意事項,隨堂檢測,知識歸納,探究一,探究二,1.數(shù)據(jù)處理 (1)判斷平拋運動的軌跡是不是拋物線 原理:若平拋運動的軌跡是拋物線,則當以拋出點為坐標原點建立直角坐標系后,軌跡上各點的坐標具有y=ax2的關(guān)系,且同一軌跡上a是一個特定的值。 驗證方法 方法一:代入法 用刻度尺測量幾個點的x、y坐標,分別代入y=ax2中求出常數(shù)a,看計算得到的a值在誤差范圍內(nèi)是否為一常數(shù)。 方法二:圖象法 建立y-x2坐標系,根據(jù)所測量的各個點的x、y坐標值分別計算出對應(yīng)y值的x2值,在y-x2坐標系中描點,連接各點看是否在一條直線上,并求出該直線的斜率即為a值。,隨堂檢測,探究一,探究二,隨堂檢測,探究一,探究二,2.注意事項 (1)斜槽安裝:實驗中必須調(diào)整斜槽末端切線水平,將小球放在斜槽末端水平部分,若能使小球靜止或勻速運動,斜槽末端的切線就水平了。 (2)方木板固定:方木板必須處于豎直平面內(nèi),要用重垂線檢查坐標紙豎線是否豎直。 (3)小球釋放: 小球每次必須從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下。 小球開始滾下的位置高度要適中,以使小球平拋運動的軌跡由坐標紙的左上角一直到達右下角為宜。 (4)坐標原點:坐標原點不是槽口的端點,而是小球出槽口時球心在木板上的投影點。 (5)初速度的計算:在軌跡上選取離坐標原點O較遠的一些點來計算初速度。,隨堂檢測,探究一,探究二,典例剖析 例2圖甲是研究平拋運動的實驗裝置圖。,隨堂檢測,探究一,探究二,(1)圖乙是正確實驗取得的數(shù)據(jù),其中O為拋出點,則此小球做平拋運動的初速度為 m/s。(g取9.8 m/s2) (2)在另一次實驗中將白紙換成方格紙,每小格的邊長L=5 cm,通過實驗,記錄了小球在運動途中的三個位置,如圖丙所示,則該小球做平拋運動的初速度為 m/s,B點的豎直分速度為 m/s。(g取10 m/s2),隨堂檢測,探究一,探究二,答案:(1)1.6 (2)1.5 2,隨堂檢測,探究一,探究二,變式訓練2某同學在做平拋運動實驗時得到了如圖所示的運動軌跡,a、b、c三點的位置在運動軌跡上已標出。則(g取10 m/s2) (1)小球平拋的初速度為 m/s。 (2)小球拋出點的位置坐標x= cm,y= cm。,隨堂檢測,探究一,探究二,解析:(1)由平拋運動公式,在x軸方向上xab=v0T,在豎直方向上hbc-hab=gT2,代入數(shù)據(jù)解得T=0.1 s,v0=2 m/s。 答案:(1)2 (2)-10 -1.25,隨堂檢測,探究一,探究二,隨堂檢測,1.(多選)在研究平拋運動的實驗中,為了求平拋物體的初速度,需直接測的數(shù)據(jù)有( ) A.小球開始滾下的高度 B.小球在空中飛行的時間 C.運動軌跡上某點P的水平坐標 D.運動軌跡上某點P的豎直坐標 答案:CD,探究一,探究二,隨堂檢測,2.(1)平拋物體的運動規(guī)律可以概括為兩點:水平方向做勻速直線運動;豎直方向做自由落體運動。如圖甲所示為研究平拋運動的實驗裝置,現(xiàn)把兩個小鐵球分別吸在電磁鐵C、E上,然后切斷電磁鐵C的電源,使一個小鐵球從軌道A射出,并在射出時碰到碰撞開關(guān)S,使電磁鐵E斷電釋放它吸著的小鐵球,兩鐵球同時落到地面。這個實驗( ) A.只能說明上述規(guī)律中的第條 B.只能說明上述規(guī)律中的第條 C.不能說明上述規(guī)律中的任何一條 D.能同時說明上述兩條規(guī)律,探究一,探究二,隨堂檢測,(2)做雜技表演的汽車從高臺水平飛出,在空中運動一段時間后著地。一架相機通過多次曝光,拍攝得到汽車在著地前后一段時間內(nèi)的運動照片,如圖乙所示(虛線為正方形格子)。已知汽車長度為3.6 m,相鄰兩次曝光的時間間隔相等,第三個像是剛好著地的時刻,由照片可以推算出汽車離開高臺時的瞬時速度大小為 m/s,高臺離地面的高度為 m(g取10 m/s2)。,探究一,探究二,隨堂檢測,解析:(1)由于左端小鐵球平拋的同時,右端小鐵球開始做自由落體運動,且兩球同時落地,說明平拋的小鐵球在豎直方向上和右端小鐵球做同樣的運動,即做自由落體運動,但無法說明平拋小鐵球在水平方向的運動,故B正確。 (2)汽車在豎直方向做自由落體運動,由h=gT2可得, 兩次曝光的時間間隔為,探究一,探究二,隨堂檢測,