2.3 科学探究：平抛运动的特点 教案-学年高一下学期物理鲁科版（2019）必修第二册.docVIP

第2章第3节科学探究：平抛运动的特点

1、实验目的

（1）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．

2、实验原理

（1）用描迹法画出小球平抛运动的轨迹．

（2）建立坐标系，测出轨迹上某点的坐标x、y，据x＝v0t，y＝eq\f(1,2)gt2得初速度v0＝xeq\r(\f(g,2y))。

3、实验器材

斜槽、小球、方木板、铁架台、白纸、图钉、重垂线、三角板、铅笔、刻度尺．

4、教材标准实验梳理

（1）安装调平

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，调节轨道末端切线水平；

（2）建坐标系

图钉固定坐标纸，木板调竖直小球放在槽口，记下球心在坐标纸投影点O；用重垂线画过O点的竖直线为y轴，水平为x轴；

（3）确定坐标

每次将小球从斜槽上同一位置、静止释放，用带孔的卡片、或其他方法确定小球经过某个位置的坐标；多做几次、至少描出5个点；

（4）描出轨迹

取下坐标纸，将记下的点用平滑曲线连起来，得到小球同一个初速度的平抛运动轨迹。

5、数据处理

（1）起点已知

用平抛基本公式计算，

（检验方法：竖直方向的下落高度之比y1：y2：y3…=1：3：5…）

（2）起点未知

无法测量下落高度和水平位移；题目一般取相等时间的数据点；

（检验方法：相邻段水平方向位移相等，说明是相等时间间隔T）

（3）注意

测量竖直方向的高度差、而不是高度；看清题目计算时g的取值。

6、创新实验举例

已知平抛运动的高度和对应的水平位移，就可以算出时间和初速度，拓展应用到很多场合（测速度、流量、动能、弹性势能等）。

7、误差分析

（1）斜槽末端没有调水平，小球离开斜槽后不做平抛运动。

（2）确定小球运动的位置时不准确。

（3）量取轨迹上各点坐标时不准确。

8、注意事项

（1）斜槽末端切线水平；木板竖直、不与小球接触；（检验是否水平的的方法是：让小球放在斜槽末端任一位置，看其是否能静止）。

（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）小球每次都从斜槽上同一位置、静止滑下；

（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．

（5）选取距O点远些的点来计算小球的初速度，减小误差。

（6）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上一直到达右下角为宜。

【典例】

例1、某同学设计了一个探究平抛运动特点的实验装置，如图所示。在水平桌面上放置一个斜面，让钢球从斜面上滚下，滚过桌面后钢球便做平抛运动在钢球抛出后经过的地方，水平放置一块木板(还有一个用来调节木板高度的支架，图中未画)木板上放一张白纸，白纸上有复写纸，这样便能记录钢球在白纸上的落点，桌子边缘钢球经过的地方挂一条铅垂线。

（1）要完成本实验，还需要的实验器材是。

（2）利用本实验装置进行的探究，下列说法正确的是（）

A、每次实验过程中，钢球必须从同一位置由静止滚下

B、实验装置中的斜面必须是光滑的

C、若已知钢球在竖直方向做自由落体运动，可以探究钢球在水平方向上的运动规律

D、若已知钢球在水平方向上做匀速直线运动,可以探究钢球在竖直方向上的运动规律

【答案】（1）刻度尺；（2）ACD。

例2、如图所示，某同学在研究平抛运动的实验中，在小方格纸上画出小球做平抛运动的轨迹以后，又在轨迹上取出a、b、c、d四个点（轨迹已擦去）。已知小方格纸的边长L=2.5cm。g取10m/s2。请你根据小方格纸上的信息，通过分析计算完成下面几个问题：

（1）小球从a→b、b→c、c→d所经历的时间（选填“相等”或“不相等”）。

（2）平抛运动在竖直方向上是自由落体运动，根据小球从a→b、b→c、c→d的竖直方向位移差，求出小球从a→b、b→c、c→d所经历的时间是。

（3）再根据水平位移，求出小球平抛运动的初速度v0=?。

（4）从抛出点到b点所经历的时间是。

【答案】（1）相等；（2）0.05s；（3）1m/s；（4）0.075s。

例3、某同学通过实验对平抛运动进行研究,他在竖直墙上记录了抛物线轨迹的一部分，如图所示。O点不是抛出点，x轴沿水平方向，由图中所给的数据可求出平抛物体的初速度是m/s，抛出点的坐标x=m，y=m?(g取10m/s2)

【答案】4，?0.80，?0.20。

例4、一农用水泵的出水管是水平的．当水泵工作时，水流从整个水管中流出．现给你一个钢卷尺和游标卡尺，进行必要的测量，估算出水泵的流量．需测量的物理量是：

（1）________________；

（