研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)及案例分析

1、4、 平拋運(yùn)動(dòng)的研究及典例一、知識(shí)點(diǎn)鞏固：1、目的：用實(shí)驗(yàn)方法描出平拋物體的運(yùn)動(dòng)軌跡 用實(shí)驗(yàn)軌跡求平拋物體的初速度探究思路：1、設(shè)法通過實(shí)驗(yàn)得到平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。 2、在平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡上找到每隔相等的時(shí)間所達(dá)到的位置坐標(biāo)。 3、利用平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律求出平拋運(yùn)動(dòng)的初速度。2、實(shí)驗(yàn)器材：斜槽，鐵架臺(tái)，木板，白紙，小球，圖釘，鉛筆，有孔的卡片，刻度尺，重錘線。 3、實(shí)驗(yàn)步驟： 、準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)裝置 (1)將平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)器置于桌面，裝好平拋軌道，使軌道的末端處于水平位置調(diào)節(jié)調(diào)平螺絲，觀察重錘線或氣泡水準(zhǔn)，使面板處于豎直平面內(nèi)，卡好定位板 (2)將描跡記錄紙襯墊一張復(fù)寫紙，緊貼記錄面板用壓紙板固定在面板上，使橫坐

2、標(biāo)x軸在水平方向上，縱坐標(biāo)y軸沿豎直方向向下(若用白紙，可事先用鉛筆在紙上畫出x、y坐標(biāo)軸線)，并注意使坐標(biāo)原點(diǎn)的位置在平拋物體(鋼球)的質(zhì)心(即球心)離開軌道處 、將定位板定在某一位置固定好。鋼球緊靠定位板釋放，球沿軌道向下運(yùn)動(dòng)，以一定的初速度由軌道的平直部分水平拋出。 、下落的鋼球打在水平的接球擋板上，同時(shí)在面板上留下一個(gè)印跡點(diǎn) 、再將接球擋板向下拉一格，重復(fù)上述操作方法，打出第二個(gè)印跡點(diǎn)，如此繼續(xù)下拉接球擋板，直至最低點(diǎn)，即可得到平拋的鋼球下落時(shí)的一系列跡點(diǎn) 、變更定位板的位置，即可改變鋼球平拋的初速度，按上述實(shí)驗(yàn)操作方法，便可打出另一系列跡點(diǎn) 、取下記錄紙，將各次實(shí)驗(yàn)所記錄的點(diǎn)分別用平

3、滑曲線連接起來，即可得到以不同的初速度做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡圖線。4、注意事項(xiàng)： 、應(yīng)保持斜槽末端的切線水平，釘有坐標(biāo)紙的木板豎直，并使小球的運(yùn)動(dòng)靠近坐標(biāo)紙但不接觸； 、小球每次必須從斜槽上同一位置無初速度滾下，在斜槽上釋放小球的高度應(yīng)適當(dāng)，使小球以合適的水平初速度拋出，其軌跡在坐標(biāo)紙的左上角到右下角間分布，從而減小測(cè)量誤差； 、坐標(biāo)原點(diǎn)（小球做平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)）不是槽口的端點(diǎn)，應(yīng)是小球在槽口時(shí)球心在木板上的水平投影點(diǎn)。 、如果是用白紙，則應(yīng)以小球在糟口時(shí)球的球心在木板上的水平投影點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，在斜槽末端懸掛重錘線，先以重錘線方向確定y軸方向，再用直角三角板畫出水平線作為x軸，建立直角坐標(biāo)系。 、要在

4、平拋軌道上選取距O點(diǎn)遠(yuǎn)些的點(diǎn)來計(jì)算球的初速度，這樣可使結(jié)果的誤差較小。5、數(shù)據(jù)處理：1. 求水平初速度：2. 求運(yùn)動(dòng)時(shí)間：3. 沒有記住原點(diǎn)v0如何求？二、典型例題分析：1、平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)【例1】在“探究平拋運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律”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：A讓小球多次從 位置上滾下，記下小球碰到鉛筆筆尖的一系列位置。B按圖安裝好器材，注意 ，記下平拋初位置O點(diǎn)和過O點(diǎn)的豎直線。C取下白紙，以O(shè)為原點(diǎn)，以豎直線為y軸建立坐標(biāo)系，用平滑曲線畫平拋運(yùn)動(dòng)物體的軌跡。 完成上述步驟，將正確的答案填在橫線上。上述實(shí)驗(yàn)步驟的合理順序是 。【解析】  

5、;A中為了保證小球每次平拋初速度相同，軌跡重合，應(yīng)讓小球從同一位置滾下。B中為了保證小球做平拋運(yùn)動(dòng)，要注意斜槽末端切線水平。 上述實(shí)驗(yàn)步驟的合理順序是B、A、C?！军c(diǎn)撥】 為研究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，就需先得到平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意以下問題：一是保證小球每次平拋初速度相同；二是保證小球初速度分向水平。當(dāng)然，還需要力求準(zhǔn)確地記下小球經(jīng)過的一系列位置。【例2】如圖4-7-3所示是研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖，圖4-7-4是實(shí)驗(yàn)后白紙上的軌跡圖。 說明圖4-7-4中的兩條坐標(biāo)軸是如何作出的。 說明判斷槽口的切線是否水平的方法。 實(shí)驗(yàn)過程中需要經(jīng)多次釋放小球才能描繪

6、出小球運(yùn)動(dòng)的軌跡，進(jìn)行這一步驟時(shí)應(yīng)注意什么？圖4-7-4Oxy圖4-7-3【解析】 利用拴在槽口處的重錘線畫出y軸，x軸與y軸垂直。  將小球放在槽口的水平部分，小球既不向里滾動(dòng)，也不向外滾動(dòng)，說明槽口的末端是水平的。  應(yīng)注意每次小球都從軌道上同一位置由靜止釋放?！纠?】在做“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，讓小球多次沿同一軌道運(yùn)動(dòng)，通過描點(diǎn)法畫出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，為了能較準(zhǔn)確地描繪運(yùn)動(dòng)軌跡，下面列出了一些操作要求，將你認(rèn)為正確的選項(xiàng)前面的字母填在橫線上：ACE A通過調(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每次必須由靜止釋放小球 D記錄小球位置用

7、的木條(或凹槽)每次必須嚴(yán)格地等距離下降 E小球運(yùn)動(dòng)時(shí)不應(yīng)與木板上的白紙(或方格紙)相觸 F將球的位置記錄在紙上后，取下紙，用直尺將點(diǎn)連成折線 練習(xí)：（1）在做“研究平衡運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中應(yīng)采取下列哪些措施減小誤差？（ BD ） A斜槽軌道必須光滑 B斜槽水平軌道必須水平 C每次要平衡摩擦力 D小球每次應(yīng)從斜槽同一高度釋放 （2）在研究平拋物體運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，如果小球每次從斜槽滾下的初始位置不同，則正確的是（ABD） A小球平拋的初速度不同 B小球每次做不同的拋物線運(yùn)動(dòng) C小球在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間每次均不同 D小球通過相同的水平位移所用時(shí)間均不同2、數(shù)據(jù)處理案例分析：【例1】一個(gè)同學(xué)在研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)實(shí)

8、驗(yàn)中，只畫出了如圖所示的一部分曲線，于是他在曲線上取水平距離S相等的三點(diǎn)A、B、C，量得S=0.2m。又量出它們之間的豎直距離分別為h1=0.1m，h2=0.2m，利用這些數(shù)據(jù)，可求得：（1）物體拋出時(shí)的初速度為 m/s；（2）物體經(jīng)過B時(shí)豎直分速度為 m/s；（3）拋出點(diǎn)在A點(diǎn)上方高度為 m處。解析:(1)先求T,據(jù) 求得:T=0.1s =2m/s （2） =1.5m/s （3）設(shè)拋出點(diǎn)在A點(diǎn)上方高度為h,下落到點(diǎn)A的時(shí)間為t,則有: 由此兩式可求得h=0.0125mABC【例2】圖4-7-9為一小球做平拋運(yùn)動(dòng)的閃光照片的一部分，圖中背景方格的邊長均為5cm，如果取g=10m/s2，那么：（

9、1）閃光頻率是 Hz。（2）小球運(yùn)動(dòng)中水平分速度的大小是 m/s。（3）小球經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)的速度是 m/s?！窘馕觥浚?）由A、B，B、C之間的水平距離相等，而由豎直方向距離之比為35知，小球由拋出到達(dá)A點(diǎn)在豎直方向的位移為一個(gè)方格，即5cm。由得，可知閃光頻率（2）在t=0.1s內(nèi)，小球的水平位移為3×5cm=15cm,由知：（3）小球由拋出到經(jīng)過B點(diǎn)的時(shí)間為0.2s，豎直分速度，故。【例3】利用單擺探究小球平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)方案如圖所示，在懸點(diǎn)O正下方有水平放置的熾熱的電熱絲P，當(dāng)懸線擺至電熱絲處時(shí)能輕易被燒斷；MN為水平木板，已知懸線長為L，懸點(diǎn)到木板的距離OOh（hL）。OO´APBCMN(a)v0s2/m2cosO0.51.01.02.0(b)（1） 電熱絲P必須放在懸點(diǎn)正下方的理由是： 。（2）將小球向左拉起后自由釋放，最后小球落到木板上的C點(diǎn)，OCs，則小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為v0 = 。（3）在其他條件不變的情況下，若改變釋放小球時(shí)懸線與豎直方向的夾角q，小球落點(diǎn)與O點(diǎn)的水平距離s將隨之改變，經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)，以s2為縱坐標(biāo)、cosq為橫坐標(biāo)，得到如圖4-7-15（b）所示圖像。所以當(dāng)q30°時(shí)，s為 m；若懸線長L1.0m，懸點(diǎn)到木板間的距離OO為 ?！窘馕觥浚?）（2）略當(dāng)=30&