教科版物理必修2 第一章 第3節(jié) 平拋運動2 實驗：研究平拋運動 （講義）

1、.高中物理實驗：研究平拋運動一、考點打破：考點考綱要求備注實驗：研究平拋運動 1會用描跡法描出平拋物體的運動軌跡；2會求出平拋物體的初速度平拋運動是高中階段重要的勻變速曲線運動，主要從研究方法角度進(jìn)展考察，同時有意強調(diào)化曲為直、化繁為簡的物理思想二、重難點提示： 重點：根據(jù)得到的軌跡求初速度。難點：準(zhǔn)確描繪平拋的運動軌跡。1. 實驗?zāi)康?、原?實驗?zāi)康模篴. 用描跡法描出平拋物體的運動軌跡；b. 求出平拋物體的初速度。2實驗原理：a. 平拋運動可以看作是由兩個分運動合成的運動，一個是在程度方向上的勻速直線運動，另一個是在豎直方向上的自由落體運動；b. 在程度分運動中，運用xv·t分析

2、問題；在豎直分運動中，運用ygt2或ygT2分析問題。2. 實驗器材斜槽附擋球板和鉛垂線、水準(zhǔn)儀、小鋼球、木板、豎直固定支架、刻度尺、三角板、白紙、圖釘、定點用的有孔卡片、重垂線、鉛筆等。說明：定點用的有孔卡片的制作要求如下圖，在方形硬紙上沿中間實線挖出一個孔，孔寬A應(yīng)稍大于鋼球直徑，孔長B一般大于鋼球直徑。3. 實驗步驟及安裝調(diào)整1描繪平拋物體運動的軌跡：a. 將斜槽放在桌面上，讓其末端伸出桌面邊緣外，借助水準(zhǔn)儀調(diào)節(jié)末端，使槽末端切線程度，隨之將其固定，如下圖。說明：假如沒有水準(zhǔn)儀，那么可將鋼球放于槽的末端，調(diào)節(jié)斜槽后，輕輕撥動鋼球，假設(shè)鋼球能在任何位置平衡，說明到達(dá)要求；b. 用圖釘將白紙

3、釘在木板上，讓木板左上方靠近槽口處桌面邊緣，用支架將木板豎直固定，使小球滾下飛出槽口后的軌跡平面跟板面平行；c. 將小球飛離斜槽末端時的球心位置程度投影到白紙上，描為O點，并沿重垂線用直尺描出豎直方向；d. 選擇鋼球從槽上滾下的適宜初位置Q，在Q點放上擋球板；e. 將小球從斜槽上釋放，用中心有孔的卡片靠在紙面上并沿紙面挪動，當(dāng)飛行的小球順利地穿過卡片上小孔時，在小孔靠近紙面所在處做上記號；重復(fù)該步驟，描下至少5個不同位置的對應(yīng)點；f. 把白紙從木板上取下來，將前面描的一系列點用平滑的曲線連接起來，即為小球做平拋運動的軌跡。2求小球平拋的初速度：a. 以O(shè)為坐標(biāo)原點，用三角板在白紙上建立xOy坐

4、標(biāo)系；b. 在軌跡線上選取點M，并測出它的坐標(biāo)值x，y，代入公式計算程度初速度；c. 在曲線上選取不同點，重復(fù)步驟b，測量、計算程度初速度，最后求出其平均值，即為小球平拋初速度的測量值。4. 本卷須知1在調(diào)整安裝時，應(yīng)保證斜槽末端切線程度，確保鋼球飛出后做平拋運動；應(yīng)使木板包括白紙靠近槽口、豎直且與小球運動軌跡所在平面平行，確保運動小球靠近木板，但不接觸木板。2在實驗中應(yīng)使用斜槽擋球板，保證小球每次均從同一位置無初速釋放。說明：斜槽擋球板的位置應(yīng)恰當(dāng)，以便使小球的運動軌跡由木板左上角到右下角。3在取下白紙前，應(yīng)在白紙上記下小球飛離槽口時球心位置O鋼球球心在圖板上的程度投影點，而不是斜槽末端點的

5、投影，如下圖，確定坐標(biāo)軸原點，并用重垂線過O 作豎直線，以準(zhǔn)確確定坐標(biāo)系的y軸。4在軌跡曲線上選點時，應(yīng)選離坐標(biāo)原點稍遠(yuǎn)的點用以測量計算，這樣可減小誤差。例題1 在“研究平拋物體運動實驗中，某同學(xué)在建立直角坐標(biāo)系時，有一處失誤，設(shè)他在安裝實驗裝置和進(jìn)展其余的操作時準(zhǔn)確無誤。1觀察下圖，可知，他的失誤之處是_；2他根據(jù)記錄建立坐標(biāo)系，運用教材實驗原理測得的平拋初速度值與其真實值相比_。選填“偏大、“相等或“偏小 思路分析：1坐標(biāo)系原點應(yīng)建在正飛離斜槽槽口的小球重心處，即在槽口正上方rr為小球半徑處，而該同學(xué)卻錯誤地將坐標(biāo)原點取在槽口處；2如下圖，正確的坐標(biāo)系橫軸應(yīng)建立在處，原點應(yīng)在處，在軌跡上取

6、點P，其坐標(biāo)真實值為，測量值為x，y，其中>y，x而，所以得。當(dāng)套用課本實驗原理而又取錯坐標(biāo)原點時，該同學(xué)得到的測量值偏大。答案：1將坐標(biāo)原點取在槽口處 2偏大技巧點撥：無論坐標(biāo)原點是取在飛離槽口的球心處，還是取在槽口處，只要認(rèn)清平拋運動在程度方向、豎直方向運動性質(zhì)，就可這樣處理：如下圖，在豎直方向上：在程度方向上：v0當(dāng)改用這種通用方法處理時，小球平拋初速度測量值會與真實值相吻合。例題2 在“研究平拋物體的運動的實驗中，某同學(xué)只在豎直板面上記下了重垂線y的方向，但忘記了平拋的初位置，在坐標(biāo)紙上描出了一段曲線的軌跡，如下圖。如今曲線上取A、B兩點，量出它們到y(tǒng)軸的間隔 ，AAx1，BBx

7、2，以及AB的豎直間隔 h，用這些可以求得小球平拋時的初速度為多大？思路分析：設(shè)小球到達(dá)A點時，運動時間為t1，豎直方向的位移為y1；到達(dá)B點時，運動時間為t2，豎直方向的位移為y2。根據(jù)平拋運動的規(guī)律有其中y2y1h，所以。答案：【易錯指津】 在學(xué)習(xí)中應(yīng)該學(xué)會認(rèn)識事物的本質(zhì)，而不是淺薄地看表象，本實驗中要抓住平拋運動的本質(zhì)，而不是生搬硬套某種解題方法。如：坐標(biāo)原點是不是平拋的初始位置、初速度是不是程度等，在解決問題時一定要搞清楚?？偡种涤?xùn)練：在“研究平拋物體運動的實驗中，某同學(xué)記錄了運動軌跡上三點A、B、C，如下圖，以A為坐標(biāo)原點，建立坐標(biāo)系，各點坐標(biāo)值已在圖中標(biāo)出。求：1小球平拋初速度大??；2小球做平拋運動的初始位置坐標(biāo)。錯解：不少同學(xué)將圖中的A點作為小球拋出點，運用公式xv0tygt2必然導(dǎo)致求解錯誤。 正解：1如下圖，小球在AB和BC兩段程度位移相等，而小球在程度方向做勻速運動，因此小球在這兩段的運動時間tABtBCT。小球在豎直方向做勻加速運動，由saT2得：25cm15cm1000cms2·T2，T0.1s,小球在程度方向上做勻速運動，有v010cm/0.1sl00cms1ms。2由于小球在豎直方向上做勻加速直線運動，小球