2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修2 第5章拋體運(yùn)動(dòng)第3節(jié)實(shí)驗(yàn)：探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)(3)課件

1、實(shí)驗(yàn)：探究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)一、描繪平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡1.實(shí)驗(yàn)原理用 法(或噴水法或 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).答案頻閃照相描跡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).(2)以水平槽末端端口上小球球心位置為坐標(biāo)原點(diǎn)O,過O點(diǎn)畫出豎直的y軸和水平的x軸.圖1(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(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)開始通過畫出的若干點(diǎn)描出一條平滑的

2、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yax2的關(guān)系,而且同一軌跡a是一個(gè)特定的值.

3、2.驗(yàn)證方法用刻度尺測量幾個(gè)點(diǎn)的x、y兩個(gè)坐標(biāo),分別代入yax2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))在軌跡上任取一點(diǎn),測出該點(diǎn)離坐標(biāo)原點(diǎn)的水平位移x及豎直位移y,就可求出初速度v0.2.平拋軌跡殘缺(即無拋出點(diǎn))在軌跡上任取三點(diǎn)A、B、C(如圖2所示),圖2返回例1如圖3所示,在“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中,可以

4、描繪出小球平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡,實(shí)驗(yàn)簡要步驟如下：解析答案圖3A.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)過的一系列位置,如圖中a、b、c、d所示.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)的水平線與豎直線.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.(1)完成上述步驟,將正確的答案填在橫線上.解析這種方法,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).答案同一位置靜止斜槽末端切線水平(2)上述實(shí)驗(yàn)步驟的合理順序是 .解析答案BAC

5、(3)已知圖中小方格的邊長L1.25 cm,則小球平拋的初速度為v0 (用L、g表示),其值是 .(取g9.8 m/s2)0.7 m/s(4)b點(diǎn)的速度vb .(用L、g表示)解析答案例2在做“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中,為了確定小球不同時(shí)刻在空中所通過的位置,實(shí)驗(yàn)時(shí)用了如圖4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)離槽口方向平移距離x,小球再從斜槽上緊

6、靠擋板處由靜止釋放,再得到痕跡C,若測得木板每次移動(dòng)距離x10.00 cm,A、B間距離y15.02 cm,B、C間距離y214.82 cm.請(qǐng)回答下列問題：(g取9.8 m/s2)(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？解析答案解析為了保證小球每次做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度相同.答案見解析(2)根據(jù)以上直接測量的物理量求得小球初速度的表達(dá)式為v0 (用題中所給字母表示).(3)小球初速度的測量值為 m/s.解析 代入數(shù)據(jù)得v01.00 m/s解析答案1.00例3(1)平拋物體的運(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,

7、現(xiàn)把兩個(gè)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(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)()圖5A.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(shí)說明上述兩條規(guī)律解析答案解析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),但無法說明平拋小鐵球在水平方向的運(yùn)動(dòng),故只有B正確.答案B(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)通過多次曝光,拍

8、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).返回解析答案圖6已知汽車長度為3.6 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g10 m/s2).返回從拋出點(diǎn)到地面的高度為h2h12l(4.0523.6) m11.25 m.答案1211.251231.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C1232.兩個(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)：圖7123(1)甲同學(xué)采用如圖7

9、甲所示的裝置.用小錘擊打彈性金屬片,使A球沿水平方向彈出,同時(shí)B球被松開,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A球被彈出時(shí)的速度,兩球仍然同時(shí)落地,這說明 .解析答案解析通過對(duì)照實(shí)驗(yàn),說明兩球具有等時(shí)性,由此說明平拋運(yùn)動(dòng)的物體在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng).平拋運(yùn)動(dòng)的物體在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)123(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M、N,分別用于發(fā)射小鐵球P、Q,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C、D的高度使ACBD,從而保證小鐵球P、Q在軌道出口處的水平初速度v0相等,現(xiàn)將小鐵球P、Q分別吸在電磁鐵C、D上,然后切斷電源,使兩小球同時(shí)以相同的初速度v0分別從軌道M、N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,這說明 .解析答案123解析兩球在水平軌道上相遇,水平方向運(yùn)動(dòng)情況相同,說明平拋運(yùn)動(dòng)的水平分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng).答案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)1233.甲同學(xué)在做“測量平拋運(yùn)動(dòng)的初速度”的課題研究時(shí),得到如圖8