平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)

1、斯那探究點(diǎn)點(diǎn)落實(shí)3實(shí)驗(yàn)：研究平拋運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.學(xué)會(huì)用實(shí)驗(yàn)的方法描繪平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡.2.會(huì)判斷平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是不是拋物線.3.會(huì)根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡計(jì)算平拋運(yùn)動(dòng)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.知識(shí)探究、描繪平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡1 .實(shí)驗(yàn)原理用描跡法(或噴水法或頻閃照相法)得到物體平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡.2 .實(shí)驗(yàn)器材斜槽、小球、方木板、圖釘、刻度尺、鉛垂線、鉛筆、白紙、鐵架臺(tái).3 .實(shí)驗(yàn)步驟(1)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)以水平槽末端端口上小球球心位置為坐標(biāo)原點(diǎn)Q過(guò)O點(diǎn)畫出豎直的y軸和水平的x軸.(3)使小球從斜槽上同一位置由靜止

2、滾下，把筆尖放在小球可能經(jīng)過(guò)的位置上，如果小球運(yùn)動(dòng)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(dòng)路線上描下若干點(diǎn).(4)將白紙從木板上取下，從O點(diǎn)開始通過(guò)畫出的若干點(diǎn)描出一條平滑的曲線，如圖乙所示.4 .注意事項(xiàng)(1)實(shí)驗(yàn)中必須調(diào)整斜槽末端的切線水平(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)方木板必須處于豎直平面內(nèi)，固定時(shí)要用鉛垂線檢查坐標(biāo)紙豎線是否豎直.(3)小球每次必須從斜槽上同一位置由靜止釋放.(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(dòng)的軌跡由白紙的左上角一直到達(dá)右下角為

3、宜.二、判斷平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是不是拋物線方法一公式法1 .原理：若平拋運(yùn)動(dòng)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=ax2的關(guān)系，而且同一軌跡a是一個(gè)特定的值.2 .驗(yàn)證方法用刻度尺測(cè)量幾個(gè)點(diǎn)的x、y兩個(gè)坐標(biāo)，分別代入y=ax2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(gè)常數(shù).方法二圖象法建立yx2坐標(biāo)系，根據(jù)所測(cè)量的各個(gè)點(diǎn)的x、y坐標(biāo)值分別計(jì)算出對(duì)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.三、計(jì)算平拋運(yùn)動(dòng)的初速度計(jì)算平拋運(yùn)動(dòng)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

4、上任取一點(diǎn)，測(cè)出該點(diǎn)離坐標(biāo)原點(diǎn)的水平位移x及豎直位移V，就可求出初速度V0.因x=v0t,y=2gt2,故vo=x2gyA.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(guò)的一系列位置，如圖中a、b、c、d所示.2.平拋軌跡殘缺（即無(wú)拋出點(diǎn)）在軌跡上任取三點(diǎn)AB、C（如圖2所示）,B.按圖安裝好器材，注意，記下平拋初位置O點(diǎn)和過(guò)O點(diǎn)的水平線與豎直線.圖2(2)上述實(shí)驗(yàn)步驟的合理順序是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軸建立坐標(biāo)系，用平滑曲線畫出小球平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡.完成上述步驟，將正確的答案填在橫線上.用L、g表木）,其值使AB間及RC間的水平距離相等，由平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可

5、知AB間與B、C間所用時(shí)間相等，設(shè)為已知圖中小方格的邊長(zhǎng)L=cm,則小球平拋的初速度為Vo=（(取g=m/s2)2A h= hBC hAB= gt（4）b點(diǎn)的速度Vb=.（用L、g表示）hBC hAB所ut= V-g-解析（1）這種方法，需讓小球重復(fù)同一個(gè)平拋運(yùn)動(dòng)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(huì)做平拋運(yùn)動(dòng).x所以初速度V0=f=xghBChAB.（3）由Ax=aT2得兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔T=L2L"g,所以小球的初速度丫0=斤=2/Lg,代入數(shù)據(jù)得vo=m/s.典例精折3L3,'Lgvby2t-,由Vb=qVby+

6、V0得 Vb= /9Lg+4Lg=例1如圖3所示，在“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，可以描繪出小球平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)要步驟如下:答案（1）同一位置靜止(2)BAC(3)2,Lgm/s例2在做“研究平拋運(yùn)動(dòng)”斜槽末端切線水平(4)"2yrg的實(shí)驗(yàn)中，為了確定小球不同時(shí)刻在空中所通過(guò)的位置，實(shí)驗(yàn)時(shí)用了如圖所示的裝置.先將斜槽軌道的末端調(diào)整至水平，在一塊平整的木板表面釘上白紙和復(fù)寫紙.將該木板豎直立于水平地面上，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(yuǎn)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(yuǎn)離

7、槽口方向平移距離x,小球再?gòu)男辈凵暇o靠擋板處由靜止釋放，再得到痕跡C,若測(cè)得木板每次移動(dòng)距離x=cm,AB間距離yi=cm,RC間距離y=cm.請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（g取m/s2）圖4C的電源，使一個(gè)小鐵球從軌道A射出，并在射出時(shí)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(shí)落到地面.這個(gè)實(shí)驗(yàn)（）（1）為什么每次都要使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放（2）根據(jù)以上直接測(cè)量的物理量求得小球初速度的表達(dá)式為vk（用題中所給字母表示）.（3）小球初速度的測(cè)量值為m/s.解析（1）為了保證小球每次做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度相同.（2）由題意知，A到B、B到C的時(shí)間相等，設(shè)為T,A.只能說(shuō)明上述規(guī)律中

8、的第條B.只能說(shuō)明上述規(guī)律中的第條C.不能說(shuō)明上述規(guī)律中的任何一條D.能同時(shí)說(shuō)明上述兩條規(guī)律（2）做雜技表演的汽車從高臺(tái)水平飛出，在空中運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后著地.一架相機(jī)通過(guò)多次曝光，拍攝得到汽車在著地前后一段時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)照片，如圖6所示（虛線為正方形格子）.答案 （1）見解析 （2） xJy-gy 由Ay=gTT=yg'/?又x=V0T,所以vo=x：=x'gy2-y1(3)代入數(shù)據(jù)得vo=m/s已知汽車長(zhǎng)度為m,相鄰兩次曝光的時(shí)間間隔相等，第三個(gè)像是剛好著地的時(shí)刻，由照片可以推算出汽車離開高臺(tái)時(shí)的瞬時(shí)速度大小為m/s,高臺(tái)離地面的高度為m（取g=10m/s2）.例3（1）平拋物體

9、的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以概括為兩點(diǎn)：水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)；豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng).如圖5所示為研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置，現(xiàn)把兩個(gè)小鐵球分別吸在電磁鐵CE上，然后切斷電磁鐵解析（1）由于左端小鐵球平拋的同時(shí)，右端小鐵球開始做自由落體運(yùn)動(dòng)，且兩球同時(shí)落地，說(shuō)明平拋的小鐵球在豎直方向上和右端小鐵球做同樣的運(yùn)動(dòng)，也做自由落體運(yùn)動(dòng)，但無(wú)法說(shuō)明平拋小鐵球在水平方向的運(yùn)動(dòng)，故只有B正確.2.兩個(gè)同學(xué)根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)條件，進(jìn)行了“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn):(2)汽車在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，由Ah=gf可得，兩次曝光的時(shí)間間隔為圖721水平初速度vo=Y=錯(cuò)誤！m/s=12m/s.前三個(gè)像中，中間位置車的豎直速度為31vy=

10、2=錯(cuò)證!m/s=9m/s(1)甲同學(xué)采用如圖7甲所示的裝置.用小錘擊打彈性金屬片,自由下落，觀察到兩球同時(shí)落地，改變小錘擊打的力度，即改變汽車從開始運(yùn)動(dòng)到中間位置的豎直位移為22Vy9hi=m=2g2X10從拋出點(diǎn)到地面的高度為h2=hi+21=+2xm=m.答案(1)B(2)12達(dá)標(biāo)檢測(cè)當(dāng)堂檢測(cè)鞏固反饋1.在做“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，坐標(biāo)紙應(yīng)當(dāng)固定在豎直的木板上，下列圖中所示坐標(biāo)紙的固定情況與斜槽末端的關(guān)系正確的是()答案C使A球沿水平方向彈出，同時(shí)B球被松開,A球被彈出時(shí)的速度，兩球仍然同時(shí)落地，這說(shuō)明(2)乙同學(xué)采用如圖乙所示的裝置.兩個(gè)相同的弧形軌道MN,分別用于發(fā)射小鐵球P、Q,

11、其中N的末端可看做與光滑的水平板相切，兩軌道上端分別裝有電磁鐵C、D;調(diào)節(jié)電磁鐵GD的高度使AOBD從而保證小鐵球P、Q在軌道出口處的水平初速度V。相等，現(xiàn)將小鐵球P、Q分別吸在電磁鐵CD上，然后切斷電源，使兩小球同時(shí)以相同的初速度V。分別從軌道MN的末端射出.實(shí)驗(yàn)可觀察到的現(xiàn)象應(yīng)是.僅僅改變弧形軌道M的高度，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，仍能觀察到相同的現(xiàn)象，這說(shuō)明答案(1)平拋運(yùn)動(dòng)的物體在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)(2)P球擊中Q球平拋運(yùn)動(dòng)的物體在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)解析(1)通過(guò)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，說(shuō)明兩球具有等時(shí)性，由此說(shuō)明平拋運(yùn)動(dòng)的物體在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng).(2)兩球在水平軌道上相遇，水平方向運(yùn)動(dòng)情況

12、相同，說(shuō)明平拋運(yùn)動(dòng)的水平分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng).3.甲同學(xué)在做“測(cè)量平拋運(yùn)動(dòng)的初速度”的課題研究時(shí)，得到如圖8所示一小球做平拋運(yùn)動(dòng)的閃光照片的一部分，圖中每個(gè)方格邊長(zhǎng)為5cm,g取10m/s2,則閃光頻率是Hz，小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度Vo=m/s.1.利用如圖1所示的裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，讓小球多次沿同一軌跡運(yùn)動(dòng)，通過(guò)描點(diǎn)法畫小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，為了能較準(zhǔn)確地描繪運(yùn)動(dòng)軌跡，下面說(shuō)法不正確的是（）圖8答案102解析因?yàn)閄AB=XBC,所以tAB=tBC,在豎直方向上，由Ay=gT2得7X5X=10T2,解得T=s,故閃光頻率為10Hz.，一.、x一水平速度vo=t=錯(cuò)誤！m/s=2m/s.40

13、分鐘課時(shí)作業(yè)、選擇題（15全為單項(xiàng)選擇題）A.通過(guò)調(diào)節(jié)使斜槽的末端保持水平B.每次釋放小球的位置必須不同C.每次必須在斜槽上的同一位置由靜止釋放小球D.小球運(yùn)動(dòng)時(shí)不應(yīng)與木板上的白紙（或坐標(biāo)紙）相接觸答案B解析要使小球做平拋運(yùn)動(dòng)，斜槽軌道末端必須水平，A正確.要使小球每次拋出的初速度相等，釋放小球時(shí)必須在斜槽上同一位置由靜止釋放，B不正確，C正確.小球離開軌道后，僅受重力作用，不能有摩擦，D正確.2 .在“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，為了求平拋物體的初速度，需直接測(cè)的數(shù)據(jù)有（）小球開始滾下的高度小球在空中飛行的時(shí)間運(yùn)動(dòng)軌跡上某點(diǎn)P的水平坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡上某點(diǎn)P的豎直坐標(biāo)A.B.C.D.答案C解析由平拋運(yùn)

14、動(dòng)規(guī)律，豎直方向y=；gt：水平方向x=v0t,因此vo=xJ，可見只要測(cè)得軌跡上某點(diǎn)P的水平坐標(biāo)x和豎直坐標(biāo)v,就可求出初速度V。，故C項(xiàng)正確.3 .某實(shí)驗(yàn)測(cè)平拋運(yùn)動(dòng)的初速度時(shí)產(chǎn)生誤差，與誤差無(wú)關(guān)的是（）A.弧形槽與球間有摩擦B.弧形槽末端切線不水平5.某物理實(shí)驗(yàn)小組利用如圖3所示裝置測(cè)量小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度.在地面上沿拋出的速度方向水平),2所20 癇卻 WieI DC.小球受空氣阻力D.小球每次自由滾下的位置不同答案A解析要保證每次實(shí)驗(yàn)時(shí)，小球平拋的初速度的大小和方向相同，需使小球每次從同一位置由靜止釋放，弧形槽末端應(yīng)水平；弧形槽與小球間的摩擦不影響小球每次平拋的初速度的一致性；小球受

15、的空氣阻力使它不具備做平拋運(yùn)動(dòng)的條件.4.如圖2所示，在粗糙水平桌面上用練習(xí)本做成一個(gè)斜面，使小鋼球從斜面上某一位置滾下，鋼球沿桌面飛出后做平拋運(yùn)動(dòng).用刻度尺測(cè)出下列哪一組數(shù)據(jù)可以求出鋼球離開水平桌面時(shí)的速度（）放置一把刻度尺，讓懸掛在拋出點(diǎn)處的重錘的投影落在刻度尺的零刻度線上，則利用小球在刻度尺上的落點(diǎn)位置，就可以直觀地得到小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度.下列各圖表示四位同學(xué)在刻度尺旁邊分別制作出的速度標(biāo)尺（圖中P點(diǎn)為重錘的投影位置），其中可能正確的是（）圖3答案A提供的實(shí)驗(yàn)器材有：彈射器（含彈丸,A.鋼球在練習(xí)本上滾下的距離、鋼球釋放點(diǎn)離桌面的高度B.水平桌面的高度、鋼球落地點(diǎn)與桌邊的水平距離C.

16、鋼球釋放點(diǎn)離桌面的高度、鋼球在水平桌面上運(yùn)動(dòng)的距離D.鋼球釋放點(diǎn)離桌面的高度、鋼球落地點(diǎn)與桌邊的水平距離答案B解析鋼球沿桌面飛出后做平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律得y=2gt2,x=v0t,聯(lián)立解得V0=x、倡，故要求出鋼球離開水平桌面時(shí)的速度，需測(cè)量水平桌面的高度y、鋼球落地點(diǎn)與桌邊的水平距離x,B項(xiàng)正確.1o2h解析設(shè)小球做平拋運(yùn)動(dòng)的豎直高度為h,由h=-gt2,得t=yg,在水平方向上有x=vot,即平拋運(yùn)2h動(dòng)的水平位移x=V0、Jw，可見x與V0成正比，在速度標(biāo)尺上的速度值應(yīng)該是均勻分布的，選項(xiàng)A正確.二、非選擇題6.試根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)原理設(shè)計(jì)測(cè)量彈射器彈丸出射初速度的實(shí)驗(yàn)方法.如圖4所示）

17、、鐵架臺(tái)（帶有夾具）、米尺.(1)畫出實(shí)驗(yàn)示意圖.(2)在安裝彈射器時(shí)應(yīng)注意：.(3)實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的物理量(在畫出的示意圖中用字母標(biāo)出):.(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)下列哪些操作是必須的(填序號(hào))將斜槽軌道的末端調(diào)成水平.(4)由于彈射器每次射出的彈丸初速度不可能完全相等，在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)采取的方法是(2)安裝時(shí)要注意彈射器應(yīng)固定，且彈射器發(fā)射方向應(yīng)保持水平.(2)由于 Xab= Xbc= A x= cm,所以小球從 A運(yùn)動(dòng)到B與從B運(yùn)動(dòng)到C的時(shí)間相同,設(shè)此時(shí)間為t.7.某同學(xué)采用如圖5甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置做“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn).據(jù) y2 yi= gt2 得錯(cuò)誤！s = s用天平稱出小球的質(zhì)量.每次都要讓小球從同

18、一位置由靜止開始運(yùn)動(dòng).(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)此同學(xué)忘記在白紙上記錄小球拋出點(diǎn)的位置，于是他根據(jù)實(shí)驗(yàn)中記錄的點(diǎn)跡描出運(yùn)動(dòng)軌跡曲線后，在該段曲線上任取水平距離均為Ax=cm的三點(diǎn)A、RC,如圖乙所示，其中相鄰兩點(diǎn)間的豎直距離分別為yi=cm,y2=cm.小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受空氣阻力忽略不計(jì).請(qǐng)你根據(jù)以上數(shù)據(jù)幫助他計(jì)算出小球的初速度vo=m/s.(g取10m/s2)答案(1)(2)解析(1)為了保證小球離開斜槽時(shí)的速度沿水平方向，斜槽的末端要調(diào)整成水平，對(duì).該實(shí)驗(yàn)不用測(cè)小球的質(zhì)量，錯(cuò).為了保證小球每次離開斜槽時(shí)的速度都相同，每次都要讓小球從斜槽上同一位置由靜止開始運(yùn)動(dòng)，對(duì).(3)實(shí)驗(yàn)中需測(cè)量彈丸射出的水平距離x和彈射器與水平地面的高度差h.(4)在彈射器高度不變的情況下多次實(shí)驗(yàn)，取Xi、X2Xn的平均值x作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).甲Ax一故初速度vo=-J=錯(cuò)反！m/s=m/s.8.小球A由斜槽滾下，從桌邊水平拋出，當(dāng)它恰好離開桌邊緣時(shí)小球B從同樣高度處自由下落，頻閃照相儀拍到了B球下落過(guò)程的四個(gè)位置和A球的第1、2、