人教版高中物理必修二 课件5.3：实验：探究平抛运动.ppt

* 第五章 曲线运动 第三节 实验：研究平抛运动 人教版必修2 一、实验目的 1．用实验方法描出平抛物体的运动轨迹。2．从实验轨迹求平抛物体的初速度。 二、实验器材 斜槽，铁架台，木板，白纸，小球，图钉，铅笔，有孔的卡片，刻度尺，重锤线。 　 测出曲线上的某一点的坐标x和y，根据重力加速度g的数值、利用公式 求出小球飞行时间t，再利用公式 ，求出小球的水平分速度 ，即为小球做平抛运动的初速度。 三、实验原理 用描迹法 平抛物体的运动可以看作是两个分运动的合运动：一是水平方向的匀速直线运动，另一个是竖直方向的自由落体运动。令小球做平抛运动，利用描迹法描出小球的运动轨迹，即小球做平抛运动的曲线，建立坐标系。 四、实验步骤 1、安装调整斜槽：用图钉把白纸钉在竖直板上，在木板的左上角固定斜槽，可用平衡法调整斜槽，即将小球轻放在斜槽平直部分的末端处，能使小球在平直轨道上的任意位置静止，就表明水平已调好。 2、调整木板：用悬挂在槽口的重锤线把木板调整到竖直方向、并使木板平面与小球下落的竖直面平行。然后把重锤线方向记录到钉在木板的白纸上，固定木板，使在重复实验的过程中，木板与斜槽的相对位置保持不变。 3、确定坐标原点O：把小球放在槽口处，用铅笔记下球在槽口时球心在白纸上的水平投影点O，O即为坐标原点。 4、描绘运动轨迹：在木板的平面上用手按住卡片，使卡片上有孔的一面保持水平，调整卡片的位置，使从槽上滚下的小球正好穿过卡片的孔，而不擦碰孔的边缘。 用铅笔在卡片缺口处的白纸上点个黑点，这就在白纸上记下了小球穿过孔时球心所对应的位置。 保证小球每次从斜槽上的同一位置由静止开始滑下，用同样的方法，可找出小球平抛轨迹上的一系列位置。 5、计算初速度：取下白纸，以O点为原点画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴，用平滑的曲线把这些位置连接起来即得小球做平抛运动的轨迹。 x y 用公式x＝v0t和y＝gt2/2计算出小球的初速度v0，最后计算出v0的平均值，并将有关数据记入表格内。 在曲线上选取A、B、C、D、E、F六个不同的点，用刻度尺和三角板测出它们的坐标x和y。 五、注意事项有： ⑴斜槽末端的切线必须水平。 ⑵ 方木板必须处在竖直面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行，并使小球的运动靠近图板但不接触。 ⑶坐标原点(小球做平抛运动的起点)不是槽口的端点，应是小球在糟口时球的球心在木板上的水平投影点。 ⑷如果是用白纸，则应以小球在糟口时球的球心在木板上的水平投影点为坐标原点，在斜槽末端悬挂重锤线，先以重锤线方向确定y轴方向，再用直角三角板画出水平线作为x轴，建立直角坐标系。 ⑸每次小球应从斜槽上的同一位置由静止开始下滑。 ⑹要在平抛轨道上选取距O点远些的点来计算球的初速度，这样可使结果的误差较小。 例1、在做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球做平抛运动的轨迹，为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上：＿＿＿＿＿ A．通过调节使斜槽的末端保持水平 B．每次释放小球的位置必须不同 C．每次必须由静止释放小球 D．记录小球位置用的木条(或凹槽) 每次必须严格地等距 离下降 E．小球运动时不应与木板上的白纸(或方格纸)相触 F．将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连 成折线 A C E 课堂练习 例2、在研究平抛物体运动的实验中，如果小球每次从斜槽滚下的初始位置不同，则正确的是（ ） A．小球平抛的初速度不同 B．小球每次做不同的抛物线运动 C．小球在空中运动的时间每次均不同 D．小球通过相同的水平位移所用时间均不同 ABD 例3、在研究平抛运动的实验中，让小球多次从斜槽上滚下，在白纸上依次记下小球的位置，某甲和某乙得到的记录纸分别如图所示，从图中明显看出甲的实验错误是 　　　　　　　　　　　　　 . 乙的实验错误是 　　　　　　　　　　　　　 . O 甲 O 乙 槽底不水平 每次释放小球的高度不同 例4、如图为某小球做平抛运动时，用闪光照相的方法获得的相片的一部分,图中背景方格的边长为5cm，g=10m/s2，则 （1）小球平抛的初速度vo=　 　　　 m/s （2）闪光频率f=　 　　 H2 （3）小球过A点的速率vA=　　 　　 m/s A B C 解：由自由落体运动规律， Δy=gt 2=2×0.05=0.1m ∴t=0.1s f=10Hz x=v0 t ∴ v0 =x/t=3×0.05/0.1