2016-2017学年人教版必修二第五章实验：研究平抛运动学案2.docx

学案4　实验：研究平抛运动 [学习目标定位] 1.学会用实验的方法描绘平抛运动的轨迹.2.会判断平抛运动的轨迹是不是抛物线.3.会根据平抛运动的轨迹计算平抛运动的初速度.4.掌握描迹法、频闪照相法等探究实验的常用方法． 实验原理 1．用描迹法(或喷水法或频闪照相法)得到物体平抛运动的轨迹． 2．判断平抛运动的轨迹是否为抛物线的方法：用刻度尺测量某点的x、y两个坐标，代入y＝ax2中求出常数a，然后测量其他点的x、y坐标，若任意点的x、y坐标总满足y＝ax2，则说明平抛运动的轨迹为抛物线． 3．计算平抛物体的初速度 由平抛运动的位移公式x＝v0t和y＝eq \f(1,2)gt2，可得v0＝xeq \r(\f(g,2y))，把测得的某点的x、y两个坐标代入此式，即得平抛物体的初速度. 一、描绘平抛运动的轨迹 1．实验器材 斜槽、小球、方木板、图钉、刻度尺、铅垂线、铅笔、坐标纸、铁架台． 2．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) 图1 (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． (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． 3．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坐标纸的左上角一直到达右下角为宜． 4．喷水法 如图2所示，倒置的饮料瓶内装着水，瓶塞内插着两根两端开口的细管，其中一根弯成水平，且水平端加接一段更细的硬管作为喷嘴． 图2 水从喷嘴中射出，在空中形成弯曲的细水柱，它显示了平抛运动的轨迹．???法将它描在其后的纸上，进行分析处理． 5．频闪照相法 数码相机每秒拍下小球做平抛运动时的十几帧或几十帧照片，将照片上不同时刻的小球的位置连成平滑曲线便得到了小球的运动轨迹．如图3所示． 图3 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 方法一　代入法： 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． 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． 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，测出该点离原点的水平位移x及竖直位移y，就可求出初速度v0. 因x＝v0t，y＝eq \f(1,2)gt2，故v0＝x eq \r(\f(g,2y)). 2．平抛轨迹残缺(即无抛出点) 在轨迹上任取三点A、B、C(如图4所示)，使A、B间及B、C间的水平距离相等，由平抛运动的规律可知A、B间与B、C间所用时间相等，设为t，则 图4 Δh＝hBC－hAB＝gt2 所以t＝ eq \r(\f(hBC－hAB,g)) 所以初速度v0＝eq \f(x,t)＝x eq \r(\f(g,hBC－hAB)) 例1　在“探究平抛运动的运动规律”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： A．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5中a、b、c、d所示． 图5 B．按图安装好器材，注意______，记下平抛初位置O点和过O点的竖直线． C．取下白纸，以O为原点，以竖直线为y轴建立坐标系，用平滑曲线画平抛运动物体的轨迹． (1)完成上述步骤，将正确的答案填在横线上． (2)上述实验步骤的合理顺序是____________． (3)已知图中小方格的边长L＝1.25 cm，则小球平抛的初速度为v0＝________(用L、g表示)，其值是________．(取g＝9.8 m/s2) (4)b点的速度vb＝________.(用L、g表示) 解析　(1)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