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课件

3实验:探究平抛运动的特点\n1.用实验的方法描出平抛运动的轨迹.2.判断平抛运动的轨迹是否为抛物线.3.根据平抛运动的轨迹求其初速度.\n1.利用追踪法逐点描出小球运动的轨迹.2.建立坐标系,如果轨迹上各点的y坐标与x坐标间的关系具有y=ax2的形式(a是一个常量),则轨迹是一条抛物线.3.测出轨迹上某点的坐标x、y,据x=v0t、y=得初速度\n斜槽、小球、方木板、铁架台、坐标纸、图钉、重垂线、三角板、铅笔、刻度尺\n一、实验步骤1.安装调整：(1)将带有斜槽轨道的木板固定在实验桌上,其末端伸出桌面外,轨道末端切线水平.(2)用图钉将坐标纸固定于竖直木板的左上角,把木板调整到竖直位置,使板面与小球的运动轨迹所在平面平行且靠近.如图所示：\n2.建坐标系：把小球放在槽口处,用铅笔记下小球在槽口(轨道末端)时球心所在木板上的投影点O,O点即为坐标原点,用重垂线画出过坐标原点的竖直线作为y轴,画出水平向右的x轴.3.确定小球位置：(1)将小球从斜槽上某一位置由静止滑下,小球从轨道末端射出,先用眼睛粗略确定做平抛运动的小球在某一x值处的y值.(2)让小球由同一位置自由滚下,在粗略确定的位置附近用铅笔较准确地描出小球通过的位置,并在坐标纸上记下该点.(3)用同样的方法确定轨迹上其他各点的位置.\n4.描点得轨迹：取下坐标纸,将坐标纸上记下的一系列点用平滑曲线连起来,即得到小球平抛运动轨迹.\n二、数据处理1.判断平抛运动的轨迹是否为抛物线:在x轴上作出等距离的几个点A1、A2、A3…向下作垂线,垂线与抛体轨迹的交点记为M1、M2、M3…用刻度尺测量各点的坐标(x,y).(1)代数计算法:将某点(如M3点)的坐标(x,y)代入y=ax2求出常数a,再将其他点的坐标代入此关系式看看等式是否成立,若等式对各点的坐标都近似成立,则说明所描绘得出的曲线为抛物线.(2)图像法:建立y-x2坐标系,根据所测量的各个点的x坐标值计算出对应的x2值,在坐标系中描点,连接各点看是否在一条直线上,若大致在一条直线上,则说明平抛运动的轨迹是抛物线.\n2.计算初速度:在小球平抛运动轨迹上选取分布均匀的六个点——A、B、C、D、E、F,用刻度尺、三角板测出它们的坐标(x,y),并记录在下面的表格中,已知g值,利用公式y=和x=v0t,求出小球做平抛运动的初速度v0,最后算出v0的平均值.ABCDEFx/mmy/mmv0的平均值\n1.安装斜槽时,其末端切线不水平,导致小球离开斜槽后不做平抛运动.2.建立坐标系时,坐标原点的位置确定不准确,导致轨迹上各点的坐标不准确.3.小球每次自由滚下时起始位置不完全相同,导致轨迹出现误差.4.确定小球运动的位置时不准确,会导致误差.5.量取轨迹上各点坐标时不准确,会导致误差.\n1.实验中必须调整斜槽末端的切线水平(检验是否水平的方法是:将小球放在斜槽末端水平部分,将其向两边各轻轻拨动一次,看其是否有明显的运动倾向).2.方木板必须处于竖直平面内,固定时要用重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滚下.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.\n5.小球开始滚下的位置高度要适中,以使小球平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜.6.在轨迹上选取离坐标原点O点较远的一些点来计算初速度.\n热点1实验仪器与实验操作【典例1】(1)在做“研究平抛运动”实验时,除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外,下列器材中还需要的是.A.游标卡尺B.秒表C.坐标纸D.天平E.弹簧测力计F.重垂线\n(2)实验中,下列说法正确的是()A.应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下B.斜槽轨道必须光滑C.要使描出的轨迹更好地反映真实运动,记录的点应适当多一些D.斜槽轨道末端可以不水平\n【标准解答】(1)实验中需要在坐标纸上记录小球的位置,描绘小球的运动轨迹,需要利用重垂线确定坐标轴的y轴.故C、F是需要的.(2)使小球从斜槽上同一位置滑下,才能保证每次的轨迹相同,A正确.斜槽没必要必须光滑,只要能使小球滑出的初速度相同即可,B错误.实验中记录的点越多,轨迹越精确,C正确.斜槽末端必须水平,才能保证小球离开斜槽后做平抛运动,D错误.答案:(1)C、F(2)A、C\n热点2实验操作与数据处理【典例2】小张同学采用如图甲所示的实验装置做“研究平抛运动”的实验.(1)实验时下列哪些操作是必须的(填序号).①将斜槽轨道的末端调成水平.②用天平称出小球的质量.③每次都要让小球从同一位置由静止开始运动.\n(2)实验时小张同学忘记在白纸上记录小球抛出点的位置,于是他根据实验中记录的点迹描出运动轨迹曲线后,在该段曲线上任取水平距离均为Δx=20.00cm的三点A、B、C,如图乙所示,其中相邻两点间的竖直距离分别为y1=10.00cm,y2=20.00cm.小球运动过程中所受空气阻力忽略不计.请你根据以上数据帮助他计算出小球初速度v0=m/s.(g取10m/s2)\n【标准解答】(1)为了保证小球离开斜槽时的速度沿水平方向,斜槽的末端要调整成水平,①对.该实验不用测小球的质量,②错.为了保证小球每次离开斜槽时的速度都相同,每次都要让小球从斜槽上同一位置由静止开始运动,③对.(2)由于xAB=xBC=Δx=20.00cm,所以小球从A运动到B与从B运动到C的时间相同,设此时间为t.据y2-y1=gt2得t===0.1s故初速度v0==2.00m/s答案：(1)①③(2)2.00