教科版物理必修2 第一章 第3節(jié) 平拋運(yùn)動(dòng)2 實(shí)驗(yàn)：研究平拋運(yùn)動(dòng) （講義）

1、.高中物理實(shí)驗(yàn)：研究平拋運(yùn)動(dòng)一、考點(diǎn)打破：考點(diǎn)考綱要求備注實(shí)驗(yàn)：研究平拋運(yùn)動(dòng) 1會(huì)用描跡法描出平拋物體的運(yùn)動(dòng)軌跡；2會(huì)求出平拋物體的初速度平拋運(yùn)動(dòng)是高中階段重要的勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，主要從研究方法角度進(jìn)展考察，同時(shí)有意強(qiáng)調(diào)化曲為直、化繁為簡(jiǎn)的物理思想二、重難點(diǎn)提示： 重點(diǎn)：根據(jù)得到的軌跡求初速度。難點(diǎn)：準(zhǔn)確描繪平拋的運(yùn)動(dòng)軌跡。1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原?實(shí)驗(yàn)?zāi)康模篴. 用描跡法描出平拋物體的運(yùn)動(dòng)軌跡；b. 求出平拋物體的初速度。2實(shí)驗(yàn)原理：a. 平拋運(yùn)動(dòng)可以看作是由兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)合成的運(yùn)動(dòng)，一個(gè)是在程度方向上的勻速直線運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)是在豎直方向上的自由落體運(yùn)動(dòng)；b. 在程度分運(yùn)動(dòng)中，運(yùn)用xv·t分析

2、問題；在豎直分運(yùn)動(dòng)中，運(yùn)用ygt2或ygT2分析問題。2. 實(shí)驗(yàn)器材斜槽附擋球板和鉛垂線、水準(zhǔn)儀、小鋼球、木板、豎直固定支架、刻度尺、三角板、白紙、圖釘、定點(diǎn)用的有孔卡片、重垂線、鉛筆等。說明：定點(diǎn)用的有孔卡片的制作要求如下圖，在方形硬紙上沿中間實(shí)線挖出一個(gè)孔，孔寬A應(yīng)稍大于鋼球直徑，孔長(zhǎng)B一般大于鋼球直徑。3. 實(shí)驗(yàn)步驟及安裝調(diào)整1描繪平拋物體運(yùn)動(dòng)的軌跡：a. 將斜槽放在桌面上，讓其末端伸出桌面邊緣外，借助水準(zhǔn)儀調(diào)節(jié)末端，使槽末端切線程度，隨之將其固定，如下圖。說明：假如沒有水準(zhǔn)儀，那么可將鋼球放于槽的末端，調(diào)節(jié)斜槽后，輕輕撥動(dòng)鋼球，假設(shè)鋼球能在任何位置平衡，說明到達(dá)要求；b. 用圖釘將白紙

3、釘在木板上，讓木板左上方靠近槽口處桌面邊緣，用支架將木板豎直固定，使小球滾下飛出槽口后的軌跡平面跟板面平行；c. 將小球飛離斜槽末端時(shí)的球心位置程度投影到白紙上，描為O點(diǎn)，并沿重垂線用直尺描出豎直方向；d. 選擇鋼球從槽上滾下的適宜初位置Q，在Q點(diǎn)放上擋球板；e. 將小球從斜槽上釋放，用中心有孔的卡片靠在紙面上并沿紙面挪動(dòng)，當(dāng)飛行的小球順利地穿過卡片上小孔時(shí)，在小孔靠近紙面所在處做上記號(hào)；重復(fù)該步驟，描下至少5個(gè)不同位置的對(duì)應(yīng)點(diǎn)；f. 把白紙從木板上取下來，將前面描的一系列點(diǎn)用平滑的曲線連接起來，即為小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。2求小球平拋的初速度：a. 以O(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn)，用三角板在白紙上建立xOy坐

4、標(biāo)系；b. 在軌跡線上選取點(diǎn)M，并測(cè)出它的坐標(biāo)值x，y，代入公式計(jì)算程度初速度；c. 在曲線上選取不同點(diǎn)，重復(fù)步驟b，測(cè)量、計(jì)算程度初速度，最后求出其平均值，即為小球平拋初速度的測(cè)量值。4. 本卷須知1在調(diào)整安裝時(shí)，應(yīng)保證斜槽末端切線程度，確保鋼球飛出后做平拋運(yùn)動(dòng)；應(yīng)使木板包括白紙靠近槽口、豎直且與小球運(yùn)動(dòng)軌跡所在平面平行，確保運(yùn)動(dòng)小球靠近木板，但不接觸木板。2在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使用斜槽擋球板，保證小球每次均從同一位置無初速釋放。說明：斜槽擋球板的位置應(yīng)恰當(dāng)，以便使小球的運(yùn)動(dòng)軌跡由木板左上角到右下角。3在取下白紙前，應(yīng)在白紙上記下小球飛離槽口時(shí)球心位置O鋼球球心在圖板上的程度投影點(diǎn)，而不是斜槽末端點(diǎn)的

5、投影，如下圖，確定坐標(biāo)軸原點(diǎn)，并用重垂線過O 作豎直線，以準(zhǔn)確確定坐標(biāo)系的y軸。4在軌跡曲線上選點(diǎn)時(shí)，應(yīng)選離坐標(biāo)原點(diǎn)稍遠(yuǎn)的點(diǎn)用以測(cè)量計(jì)算，這樣可減小誤差。例題1 在“研究平拋物體運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)在建立直角坐標(biāo)系時(shí)，有一處失誤，設(shè)他在安裝實(shí)驗(yàn)裝置和進(jìn)展其余的操作時(shí)準(zhǔn)確無誤。1觀察下圖，可知，他的失誤之處是_；2他根據(jù)記錄建立坐標(biāo)系，運(yùn)用教材實(shí)驗(yàn)原理測(cè)得的平拋初速度值與其真實(shí)值相比_。選填“偏大、“相等或“偏小 思路分析：1坐標(biāo)系原點(diǎn)應(yīng)建在正飛離斜槽槽口的小球重心處，即在槽口正上方rr為小球半徑處，而該同學(xué)卻錯(cuò)誤地將坐標(biāo)原點(diǎn)取在槽口處；2如下圖，正確的坐標(biāo)系橫軸應(yīng)建立在處，原點(diǎn)應(yīng)在處，在軌跡上取

6、點(diǎn)P，其坐標(biāo)真實(shí)值為，測(cè)量值為x，y，其中>y，x而，所以得。當(dāng)套用課本實(shí)驗(yàn)原理而又取錯(cuò)坐標(biāo)原點(diǎn)時(shí)，該同學(xué)得到的測(cè)量值偏大。答案：1將坐標(biāo)原點(diǎn)取在槽口處 2偏大技巧點(diǎn)撥：無論坐標(biāo)原點(diǎn)是取在飛離槽口的球心處，還是取在槽口處，只要認(rèn)清平拋運(yùn)動(dòng)在程度方向、豎直方向運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，就可這樣處理：如下圖，在豎直方向上：在程度方向上：v0當(dāng)改用這種通用方法處理時(shí)，小球平拋初速度測(cè)量值會(huì)與真實(shí)值相吻合。例題2 在“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)只在豎直板面上記下了重垂線y的方向，但忘記了平拋的初位置，在坐標(biāo)紙上描出了一段曲線的軌跡，如下圖。如今曲線上取A、B兩點(diǎn)，量出它們到y(tǒng)軸的間隔 ，AAx1，BBx

7、2，以及AB的豎直間隔 h，用這些可以求得小球平拋時(shí)的初速度為多大？思路分析：設(shè)小球到達(dá)A點(diǎn)時(shí)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1，豎直方向的位移為y1；到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2，豎直方向的位移為y2。根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律有其中y2y1h，所以。答案：【易錯(cuò)指津】 在學(xué)習(xí)中應(yīng)該學(xué)會(huì)認(rèn)識(shí)事物的本質(zhì)，而不是淺薄地看表象，本實(shí)驗(yàn)中要抓住平拋運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)，而不是生搬硬套某種解題方法。如：坐標(biāo)原點(diǎn)是不是平拋的初始位置、初速度是不是程度等，在解決問題時(shí)一定要搞清楚?？偡种涤?xùn)練：在“研究平拋物體運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)記錄了運(yùn)動(dòng)軌跡上三點(diǎn)A、B、C，如下圖，以A為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立坐標(biāo)系，各點(diǎn)坐標(biāo)值已在圖中標(biāo)出。求：1小球平拋初速度大??；2小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初始位置坐標(biāo)。錯(cuò)解：不少同學(xué)將圖中的A點(diǎn)作為小球拋出點(diǎn)，運(yùn)用公式xv0tygt2必然導(dǎo)致求解錯(cuò)誤。 正解：1如下圖，小球在AB和BC兩段程度位移相等，而小球在程度方向做勻速運(yùn)動(dòng)，因此小球在這兩段的運(yùn)動(dòng)時(shí)間tABtBCT。小球在豎直方向做勻加速運(yùn)動(dòng)，由saT2得：25cm15cm1000cms2·T2，T0.1s,小球在程度方向上做勻速運(yùn)動(dòng)，有v010cm/0.1sl00cms1ms。2由于小球在豎直方向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，小球