第五章曲线运动第3节实验：研究平抛运动导学案.doc

日照实验高级中学2018级物理导学案 编写：宋明文 审核：杜庆彪
第五章 第3节　实验：研究平抛运动
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一、描绘平抛运动的轨迹
1.实验原理
用描迹法(或喷水法或频闪照相法)得到物体做平抛运动的轨迹.
2.实验器材(以斜槽轨道实验为例)
斜槽、小球、方木板、图钉、刻度尺、铅垂线、铅笔、坐标纸、铁架台.
3.实验步骤
(1)按图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).
(2)固定木板上的坐标纸，使木板保持竖直状态，小球的运动轨迹与板面平行，坐标纸方格横线呈水平方向.
(3)以斜槽水平末端端口上小球球心在木板上的投影点为坐标原点O，过O点画出竖直的y轴和水平的x轴.
(4)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.
(5)将坐标纸从木板上取下，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.
4.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.
二、数据处理
1.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是一个确定的值.
(2)验证方法
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.
2.计算初速度
在小球平抛运动轨迹上任取一点，用刻度尺测出它的坐标(x，y)，利用公式y＝gt2和x＝v0t，求出小球做平抛运动的初速度v0(g已知)，多求几个点然后求出v0的平均值.

知识点一 平抛运动实验的原理与实验操作
例1. 在“研究平抛运动”实验中.
(1)如图是横挡条卡住平抛小球，用铅笔标注小球最高点，确定平抛运动轨迹的方法，坐标原点应选小球在斜槽末端点时的________.

A.球心
B.球的上端
C.球的下端
在此实验中，下列说法正确的是________.
A.斜槽轨道必须光滑
B.记录的点应适当多一些
C.用光滑曲线把所有的点连接起来
D.y轴的方向根据重锤线确定
(2)如图是利用图装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片，由照片可判断实验操作错误的是________.
A.释放小球时初速度不为0
B.释放小球的初始位置不同
C.斜槽末端切线不水平
(3)下图是利用稳定的细水柱显示平抛运动轨迹的装置，其中正确的是(　　)

练习1.在做“研究平抛物体的运动”的实验时，通过描点法画出小球的平抛运动轨迹，并求出平抛运动的初速度．实验装置如图所示．
(1)实验时将固定有斜槽的木板放在实验桌上，实验前要检查木板是否水平，请简述你的检查方法：
_________________________ ____________________________________________________________.
(2)关于这个实验，以下说法正确的是(　　)
A．小球释放的初始位置越高越好
B．每次小球要从同一高度由静止释放
C．实验前要用重垂线检查坐标纸上的竖直线是否竖直
D．小球的平抛运动要靠近但不接触木板
知识点二 计算平抛运动的初速度
例2. 如图甲是研究平抛运动的实验装置图，图乙是实验后在白纸上作的图.计算小球平抛初速度的公式v0＝________，根据图乙给出的数据，可计算出v0＝______ m/s.(g取9.8 m/s2)
练习2. 某同学在做“研究平抛运动”实验时得到了如图所示的运动轨迹，a、b、c三点的位置在运动轨迹上已标出，则：
(1)小球平抛的初速度为________m/s.(g取10 m/s2)
(2)小球运动到b点时速度大小vb＝________，方向________.
(3)小球抛出点的位置坐标x＝________cm，y＝________cm.
知识点三 创新实验设计
例3. 某同学设计了一个研究平抛运动的实验.实验装置示意图如图甲所示，A是一块平面木板，在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽(图中P0P0′、P1P1′、…)，槽间距离均为d.把覆盖复写纸的白纸铺贴在平面硬板B上.实验时依次将B板插入A板的各插槽中，每次让小球从斜轨道的同一位置由静止释放.每打完一点后，把B板插入后一槽中并同时向纸面内侧平移距离d.实验得到小球在白纸上打下的若干痕迹点，如图乙所示.

(1)实验前应对实验装置反复调节，直到________.每次让小球从同一位置由静止释放，是为了
________________________________________________________________________.
(2)每次将B板向内侧平移距离d，是为了________________________.
(3)在图乙中绘出小球做平抛运动的轨迹.
练习3. 某物理实验小组利用如图所示装置测量小球做平抛运动的初速度。在地面上沿抛出的速度方向水平放置一把刻度尺，让悬挂在抛出点处的重锤的投影落在刻度尺的零刻度线上，则利用小球在刻度尺上的落点位置，就可以直观地得到小球做平抛运动的初速度。下列各图表示四位同学在刻度尺旁边分别制作出的速度标尺(图中P点为重锤的投影位置)，其中可能正确的是( )

1.(1)在做“研究平抛物体的运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要的是________．
A．秒表　B．坐标纸　 C．天平 　D．弹簧秤 E．重垂线
(2)下列有关减小该实验误差的说法不正确的是(　　)
A．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下
B．斜槽轨道必须光滑
C．斜槽轨道末端可以不水平
D．要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些
E．为了比较准确地描出小球运动的轨迹，应该用一条曲线把所有的点都连接起来
2．在“研究平抛运动”的实验中，为了求平抛物体的初速度，需直接测的数据有(　　)
A．小球开始滚下的高度
B．小球在空中飞行的时间
C．运动轨迹上某点P的水平坐标
D．运动轨迹上某点P的竖直坐标
3 如图所示为一小球做平抛运动的频闪照片的一部分，图中背景方格的边长为L＝20 cm.如果取g＝10 m/s2，那么：
(1)闪光频率是________Hz；
(2)小球运动中水平分速度的大小是________m/s；
(3)小球从抛出点到A点的时间为________s.
4.在做“研究平抛物体的运动”的实验时：
(1)小球抛出点的位置必须及时记录在白纸上，然后从这一点画水平线和竖直线作为x轴和y轴，竖直线是用________来确定的．
(2)某同学通过实验得到的轨迹如图所示，判断O点是否是抛出点________．(填“是”或“否”)
(3)该同学在轨迹上选取间距较大的几个点，测出其坐标，并在直角坐标系内绘出了y­x2图象，则此平抛物体的初速度v0＝________m/s.(取g＝10 m/s2)

5.在研究平抛运动的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长
L＝1.25 cm，若小球在平抛运动途中的几个位置如图中a、b、c、d所示，则：
(1)求小球平抛运动的初速度的计算式(用L、g表示)，其值是多少？
(2)a点是平抛小球抛出点的位置吗？如果不是，那么抛出点的位置怎样确定？

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