2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修2 第5章抛体运动5.3实验：探究平抛运动的特点(3)课件

实验：探究平抛运动的特点\n一、描绘平抛运动的轨迹1.实验原理用法(或喷水法或法)得到物体平抛运动的轨迹.2.实验器材斜槽、小球、方木板、图钉、刻度尺、铅垂线、铅笔、白纸、铁架台.答案频闪照相描迹\n3.实验步骤(1)按图1甲所示安装实验装置,使斜槽末端水平(小球在斜槽末端点恰好静止).(2)以水平槽末端端口上小球球心位置为坐标原点O,过O点画出竖直的y轴和水平的x轴.图1\n(3)使小球从斜槽上同一位置由静止滚下,把笔尖放在小球可能经过的位置上,如果小球运动中碰到笔尖,就用铅笔在该位置画上一点.用同样方法,在小球运动路线上描下若干点.(4)将白纸从木板上取下,从O点开始通过画出的若干点描出一条平滑的曲线,如图乙所示.\n4.注意事项(1)实验中必须调整斜槽末端的切线水平(将小球放在斜槽末端水平部分,若小球静止,则斜槽末端水平).(2)方木板必须处于竖直平面内,固定时要用铅垂线检查坐标纸竖线是否竖直.(3)小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放.(4)坐标原点不是槽口的端点,应是小球出槽口时球心在木板上的投影点.(5)小球开始滚下的位置高度要适中,以使小球做平抛运动的轨迹由白纸的左上角一直到达右下角为宜.\n二、判断平抛运动的轨迹是不是抛物线方法一　公式法1.原理：若平抛运动的轨迹是抛物线,则当以抛出点为坐标原点,建立直角坐标系后,轨迹上各点的坐标应具有y＝ax2的关系,而且同一轨迹a是一个特定的值.2.验证方法用刻度尺测量几个点的x、y两个坐标,分别代入y＝ax2中求出常量a,看计算得到的a值在误差允许的范围内是否是一个常数.\n方法二　图象法建立y－x2坐标系,根据所测量的各个点的x、y坐标值分别计算出对应的y值和x2值,在y－x2坐标系中描点,连接各点看是否在一条直线上,并求出该直线的斜率即为a值.\n三、计算平抛运动的初速度计算平抛运动的初速度可以分为两种情况1.平抛轨迹完整(即含有抛出点)在轨迹上任取一点,测出该点离坐标原点的水平位移x及竖直位移y,就可求出初速度v0.\n2.平抛轨迹残缺(即无抛出点)在轨迹上任取三点A、B、C(如图2所示),图2返回\n例1如图3所示,在“研究平抛运动”的实验中,可以描绘出小球平抛运动的轨迹,实验简要步骤如下：解析答案图3A.让小球多次从释放,在一张印有小方格的纸上记下小球经过的一系列位置,如图中a、b、c、d所示.B.按图安装好器材,注意,记下平抛初位置O点和过O点的水平线与竖直线.C.取下方格纸,以O为原点,以水平线为x轴,竖直线为y轴建立坐标系,用平滑曲线画出小球平抛运动的轨迹.(1)完成上述步骤,将正确的答案填在横线上.\n解析这种方法,需让小球重复同一个平抛运动多次,才能记录出小球的一系列位置,故必须让小球每次由同一位置静止释放.斜槽末端切线水平,小球才会做平抛运动.答案同一位置静止　斜槽末端切线水平\n(2)上述实验步骤的合理顺序是.解析答案BAC(3)已知图中小方格的边长L＝1.25cm,则小球平抛的初速度为v0＝(用L、g表示),其值是.(取g＝9.8m/s2)0.7m/s\n(4)b点的速度vb＝.(用L、g表示)解析答案\n例2在做“研究平抛运动”的实验中,为了确定小球不同时刻在空中所通过的位置,实验时用了如图4所示的装置.先将斜槽轨道的末端调整至水平,在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸.将该木板竖直立于水平地面上,使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A；将木板向远离槽口方向平移距离x,再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞在木板上得到痕迹B；又将木板再向远离槽口方向平移距离x,小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,再得到痕迹C,若测得木板每次移动距离x＝10.00cm,A、B间距离y1＝5.02cm,B、C间距离y2＝14.82cm.请回答下列问题：(g取9.8m/s2)\n(1)为什么每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放？解析答案解析为了保证小球每次做平抛运动的初速度相同.答案见解析(2)根据以上直接测量的物理量求得小球初速度的表达式为v0＝(用题中所给字母表示).\n(3)小球初速度的测量值为m/s.解析代入数据得v0＝1.00m/s解析答案1.00\n例3(1)平抛物体的运动规律可以概括为两点：①水平方向做匀速直线运动；②竖直方向做自由落体运动.如图5所示为研究平抛运动的实验装置,现把两个小铁球分别吸在电磁铁C、E上,然后切断电磁铁C的电源,使一个小铁球从轨道A射出,并在射出时碰到碰撞开关S,使电磁铁E断电释放它吸着的小铁球,两铁球同时落到地面.这个实验()图5A.只能说明上述规律中的第①条B.只能说明上述规律中的第②条C.不能说明上述规律中的任何一条D.能同时说明上述两条规律解析答案\n解析由于左端小铁球平抛的同时,右端小铁球开始做自由落体运动,且两球同时落地,说明平抛的小铁球在竖直方向上和右端小铁球做同样的运动,也做自由落体运动,但无法说明平抛小铁球在水平方向的运动,故只有B正确.答案B\n(2)做杂技表演的汽车从高台水平飞出,在空中运动一段时间后着地.一架相机通过多次曝光,拍摄得到汽车在着地前后一段时间内的运动照片,如图6所示(虚线为正方形格子).返回解析答案图6已知汽车长度为3.6m,相邻两次曝光的时间间隔相等,第三个像是刚好着地的时刻,由照片可以推算出汽车离开高台时的瞬时速度大小为m/s,高台离地面的高度为m(取g＝10m/s2).\n返回从抛出点到地面的高度为h2＝h1＋2l＝(4.05＋2×3.6)m＝11.25m.答案1211.25\n1231.在做“研究平抛运动”的实验时,坐标纸应当固定在竖直的木板上,下列图中所示坐标纸的固定情况与斜槽末端的关系正确的是()答案C\n1232.两个同学根据不同的实验条件,进行了“研究平抛运动”的实验：图7\n123(1)甲同学采用如图7甲所示的装置.用小锤击打弹性金属片,使A球沿水平方向弹出,同时B球被松开,自由下落,观察到两球同时落地,改变小锤击打的力度,即改变A球被弹出时的速度,两球仍然同时落地,这说明.解析答案解析通过对照实验,说明两球具有等时性,由此说明平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动.平抛运动的物体在竖直方向上做自由落体运动\n123(2)乙同学采用如图乙所示的装置.两个相同的弧形轨道M、N,分别用于发射小铁球P、Q,其中N的末端可看做与光滑的水平板相切,两轨道上端分别装有电磁铁C、D；调节电磁铁C、D的高度使AC＝BD,从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初速度v0相等,现将小铁球P、Q分别吸在电磁铁C、D上,然后切断电源,使两小球同时以相同的初速度v0分别从轨道M、N的末端射出.实验可观察到的现象应是.仅仅改变弧形轨道M的高度,重复上述实验,仍能观察到相同的现象,这说明.解析答案\n123解析两球在水平轨道上相遇,水平方向运动情况相同,说明平抛运动的水平分运动是匀速直线运动.答案P球击中Q球　平抛运动的物体在水平方向上做匀速直线运动\n1233.甲同学在做“测量平抛运动的初速度”的课题研究时,得到如图8所示一小球做平抛运动的闪光照片的一部分,图中每个方格边长为5cm,g取10m/s2,则闪光频率是Hz,小球做平抛运动的初速度v0＝m/s.解析答案图8解析因为xAB＝xBC,所以tAB＝tBC,在竖直方向上,由Δy＝gT2得7×0.05－5×0.05＝10T2,解得T＝0.1s,故闪光频率为10Hz.102返回