2019-2020學(xué)年高中物理 第五章 曲線運動 第3節(jié) 實驗研究平拋運動課件 新人教版必修2

1、第第3 3節(jié)實驗節(jié)實驗: :研究平拋運動研究平拋運動 學(xué)習(xí)目標學(xué)習(xí)目標 1.1.知道平拋運動的條件。知道平拋運動的條件。 2.2.知道斜槽與木板的調(diào)節(jié)要求。知道斜槽與木板的調(diào)節(jié)要求。 3.3.知道坐標系與坐標原點的確定方法。知道坐標系與坐標原點的確定方法。 4.4.知道用實驗獲得平拋運動軌跡的方法與步驟。知道用實驗獲得平拋運動軌跡的方法與步驟。 5.5.理解平拋運動水平分運動的研究方法。理解平拋運動水平分運動的研究方法。 6.6.知道確定初速度需要測量的物理量知道確定初速度需要測量的物理量, ,會計算平拋運動的初速度。會計算平拋運動的初速度。 7.7.會推導(dǎo)平拋運動初速度計算的表達式。會推導(dǎo)平

2、拋運動初速度計算的表達式。 實驗基礎(chǔ)實驗基礎(chǔ) 實驗探究實驗探究 一、數(shù)據(jù)處理一、數(shù)據(jù)處理 1.1.計算初速度計算初速度 2.2.驗證軌跡是拋物線驗證軌跡是拋物線 拋物線的數(shù)學(xué)表達式為拋物線的數(shù)學(xué)表達式為y=axy=ax2 2, ,將某點將某點( (如如B B點點) )的坐標的坐標(x,y)(x,y)代入上式求出代入上式求出 常數(shù)常數(shù)a,a,再將其他點的坐標代入此關(guān)系式看看等式是否成立再將其他點的坐標代入此關(guān)系式看看等式是否成立, ,若等式對各點若等式對各點 的坐標都近似成立的坐標都近似成立, ,則說明所描繪的曲線為拋物線。則說明所描繪的曲線為拋物線。 二、注意事項二、注意事項 1.1.實驗中必

3、須調(diào)整斜槽末端的切線水平實驗中必須調(diào)整斜槽末端的切線水平( (檢驗是否水平的方法是檢驗是否水平的方法是: :將小球?qū)⑿∏?放在斜槽末端水平部分放在斜槽末端水平部分, ,將其向兩邊各輕輕撥動一次將其向兩邊各輕輕撥動一次, ,看其是否會加速或看其是否會加速或 減速運動減速運動) )。 2.2.方木板必須處于豎直平面內(nèi)方木板必須處于豎直平面內(nèi), ,固定時要用重垂線檢查坐標紙豎線是否固定時要用重垂線檢查坐標紙豎線是否 豎直。豎直。 3.3.小球每次必須從斜槽上同一位置滾下。小球每次必須從斜槽上同一位置滾下。 4.4.坐標原點不是槽口的端點坐標原點不是槽口的端點, ,應(yīng)是小球出槽口時球心在木板上的投應(yīng)是

4、小球出槽口時球心在木板上的投 影點。影點。 5.5.小球開始滾下的位置高度要適中小球開始滾下的位置高度要適中, ,以使小球平拋運動的軌跡由坐標紙以使小球平拋運動的軌跡由坐標紙 的左上角一直到達右下角為宜。的左上角一直到達右下角為宜。 6.6.在軌跡上選取離坐標原點在軌跡上選取離坐標原點O O較遠的一些點來計算初速度。較遠的一些點來計算初速度。 典例研習(xí)典例研習(xí) 類型一對實驗裝置和實驗原理的考查類型一對實驗裝置和實驗原理的考查 例例11 為了探究平拋運動的規(guī)律為了探究平拋運動的規(guī)律, ,將小球?qū)⑿∏駻 A和和B B置于同一高度置于同一高度, ,在小球在小球A A做做 平拋運動的同時靜止釋放小球平

5、拋運動的同時靜止釋放小球B B。同學(xué)甲直接觀察兩小球是否同時落地。同學(xué)甲直接觀察兩小球是否同時落地, , 同學(xué)乙拍攝頻閃照片進行測量、分析。通過多次實驗同學(xué)乙拍攝頻閃照片進行測量、分析。通過多次實驗, ,則則( ( ) ) A.A.只有同學(xué)甲能證明平拋運動在水平方向是勻速運動只有同學(xué)甲能證明平拋運動在水平方向是勻速運動 B.B.兩位同學(xué)都能證明平拋運動在水平方向是勻速運動兩位同學(xué)都能證明平拋運動在水平方向是勻速運動 C.C.只有同學(xué)甲能證明平拋運動在豎直方向是自由落體運動只有同學(xué)甲能證明平拋運動在豎直方向是自由落體運動 D.D.兩位同學(xué)都能證明平拋運動在豎直方向是自由落體運動兩位同學(xué)都能證明平

6、拋運動在豎直方向是自由落體運動 D D 解析解析: :同學(xué)甲只能證明平拋運動在豎直方向是自由落體運動。由頻閃同學(xué)甲只能證明平拋運動在豎直方向是自由落體運動。由頻閃 照片可看出豎直方向上在相同時間內(nèi)的位移之比為照片可看出豎直方向上在相同時間內(nèi)的位移之比為13571357的關(guān)的關(guān) 系系, ,水平方向上位移相等水平方向上位移相等, ,因而同學(xué)乙既能證明平拋運動在水平方向因而同學(xué)乙既能證明平拋運動在水平方向 是勻速運動是勻速運動, ,又能證明在豎直方向是自由落體運動又能證明在豎直方向是自由落體運動, ,選項選項D D正確。正確。 規(guī)律方法規(guī)律方法 研究平拋運動的實驗原理研究平拋運動的實驗原理 把平拋運

7、動看做是水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體把平拋運動看做是水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體 運動的合運動。高考中常常通過變通實驗裝置、操作方法等達到驗運動的合運動。高考中常常通過變通實驗裝置、操作方法等達到驗 證實驗的目的證實驗的目的, ,考查同學(xué)們利用課本知識解決實際問題的能力?？疾橥瑢W(xué)們利用課本知識解決實際問題的能力。 類型二實驗操作及數(shù)據(jù)處理類型二實驗操作及數(shù)據(jù)處理 例例22 圖圖1 1是是“研究平拋運動研究平拋運動”的實驗裝置圖的實驗裝置圖, ,通過描點畫出平拋小球的通過描點畫出平拋小球的 運動軌跡。運動軌跡。 (1)(1)以下是實驗過程中的一些做法以下是實驗過程中的

8、一些做法, ,其中合理的有其中合理的有 。( (多選多選) A.A.安裝斜槽軌道安裝斜槽軌道, ,使其末端保持水平使其末端保持水平 B.B.每次小球釋放的初始位置可以任意選擇每次小球釋放的初始位置可以任意選擇 C.C.每次小球應(yīng)從同一高度由靜止釋放每次小球應(yīng)從同一高度由靜止釋放 D.D.為描出小球的運動軌跡為描出小球的運動軌跡, ,描繪的點可以用折線連接描繪的點可以用折線連接 解析解析: :(1)(1)“研究平拋運動研究平拋運動”的實驗斜槽軌道末端保持水平是為了保的實驗斜槽軌道末端保持水平是為了保 證初速度水平證初速度水平; ;從同一高度由靜止釋放是為了保證每次水平初速度相從同一高度由靜止釋放

9、是為了保證每次水平初速度相 同同,A,C,A,C正確。正確。 答案答案: :(1)AC (1)AC 答案答案: :(2)C (2)C (2)(2)實驗得到平拋小球的運動軌跡實驗得到平拋小球的運動軌跡, ,在軌跡上取一些點在軌跡上取一些點, ,以平拋起點以平拋起點O O為坐為坐 標原點標原點, ,測量它們的水平坐標測量它們的水平坐標x x和豎直坐標和豎直坐標y,y,圖圖2 2中中y y- -x x2 2圖象能說明平拋小圖象能說明平拋小 球運動軌跡為拋物線的是球運動軌跡為拋物線的是 。 (3)(3)圖圖3 3是某同學(xué)根據(jù)實驗畫出的平拋小球的運動軌跡是某同學(xué)根據(jù)實驗畫出的平拋小球的運動軌跡,O,O為

10、平拋的起點為平拋的起點, ,在在 軌跡上任取三點軌跡上任取三點a,b,c,a,b,c,測得測得a,ba,b兩點豎直坐標兩點豎直坐標y y1 1為為5.0 cm,y5.0 cm,y2 2為為45.0 cm,a,45.0 cm,a, b b兩點水平間距兩點水平間距xx為為40.0 cm,40.0 cm,則平拋小球的初速度則平拋小球的初速度v v0 0為為m/s;m/s;若若c c 點的豎直坐標點的豎直坐標y y3 3為為60.0 cm,60.0 cm,則小球在則小球在c c點的速度點的速度v vC C為為m/sm/s。( (結(jié)果結(jié)果 保留兩位有效數(shù)字保留兩位有效數(shù)字,g,g取取10 m/s10 m

11、/s2 2) ) 答案答案: :(3)2.0(3)2.04.04.0 類型三探究實驗的創(chuàng)新設(shè)計類型三探究實驗的創(chuàng)新設(shè)計 例例33 在做在做“研究平拋運動研究平拋運動”的實驗中的實驗中, ,為了確定小球在不同時刻在空為了確定小球在不同時刻在空 中所通過的位置中所通過的位置, ,實驗時采用了如圖所示的裝置。先將斜槽軌道的末端實驗時采用了如圖所示的裝置。先將斜槽軌道的末端 調(diào)整水平調(diào)整水平, ,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 于水平地面上于水平地面上, ,使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放,

12、,小球撞到木板并小球撞到木板并 在白紙上留下痕跡在白紙上留下痕跡A;A;將木板向遠離槽口的方向平移距離將木板向遠離槽口的方向平移距離x,x,再使小球從斜再使小球從斜 槽上緊靠擋板處由靜止釋放槽上緊靠擋板處由靜止釋放, ,小球撞在木板上得到痕跡小球撞在木板上得到痕跡B;B;又將木板再向又將木板再向 遠離槽口的方向平移距離遠離槽口的方向平移距離x,x,小球再從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放小球再從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放, ,得得 到痕跡到痕跡C C。若測得木板每次移動距離。若測得木板每次移動距離x=10.00 cm,A,Bx=10.00 cm,A,B間距離間距離y y1 1= = 5.02 cm,

13、B,C5.02 cm,B,C間距離間距離y y2 2=14.82 cm=14.82 cm。請回答以下問題。請回答以下問題: : 思路探究思路探究: :(1)(1)不同點之間應(yīng)滿足在同一個運動軌跡下得到。不同點之間應(yīng)滿足在同一個運動軌跡下得到。 (2)(2)水平方向間隔相等均為水平方向間隔相等均為x,x,具有相同的時間間隔。具有相同的時間間隔。 (1)(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為什么每次都要使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放? ? 。 (2)(2)根據(jù)以上直接測量的物理量來求小球初速度的表達式為根據(jù)以上直接測量的物理量來求小球初速度的表達式為v v0 0= =( (用

14、用 題中所給字母表示題中所給字母表示) )。 (3)(3)小球初速度的值為小球初速度的值為v v0 0= = m/s m/s。 解析解析: :(1)(1)由于本實驗是采用尋找同一運動軌跡上的各處不同點由于本實驗是采用尋找同一運動軌跡上的各處不同點, ,然后然后 再用描點法來確定軌跡的方法再用描點法來確定軌跡的方法, ,而小球下落一次只能測一個點而小球下落一次只能測一個點, ,需要多需要多 次測量次測量, ,故應(yīng)保證每次小球的平拋運動完全相同故應(yīng)保證每次小球的平拋運動完全相同, ,即平拋小球的初速度即平拋小球的初速度 必須每次都相同。為做到這一點必須每次都相同。為做到這一點, ,應(yīng)使小球每次都從斜槽上的同一位應(yīng)使小球每次都從斜槽上的同一位 置無初速度滾下。置無初速度滾下。 答案答案: :(1)(1)保證以同一初速度做平拋運動保證以同一初速度做平拋運動 (3)(3)代入數(shù)據(jù)求得代入數(shù)據(jù)求得v v0 0=1.0 m/s=1.0 m/s。 規(guī)律方法規(guī)律方法 設(shè)計平拋運動的思路設(shè)計平拋運動的思路 在本題中在本