物理54实验研究平抛运动课件新人教必修学习教案.pptx

物理物理54实验研究平抛运动实验研究平抛运动(yndng)课件新课件新人教必修人教必修第一页，共25页。一、实验一、实验(shyn)目的目的1用实验用实验(shyn)方法描出平抛物体的运动轨方法描出平抛物体的运动轨迹。迹。2从实验从实验(shyn)轨迹求平抛物体的初速度。轨迹求平抛物体的初速度。二、实验二、实验(shyn)器材器材斜槽，铁架台，木板，白纸，小球，图钉，斜槽，铁架台，木板，白纸，小球，图钉，铅笔，铅笔，水平横槽水平横槽，复写纸，刻度尺，重锤线。复写纸，刻度尺，重锤线。第1页/共25页第二页，共25页。三、实验三、实验(shyn)(shyn)原理原理 用描迹法用描迹法 平抛物体的运动可以看作是两个分运动的合运动：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，利用向的自由落体运动。令小球做平抛运动，利用(lyng)描迹法描出小球的运动轨迹，即小球做平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。抛运动的曲线，建立坐标系。测出曲线上的某一点测出曲线上的某一点(y din)的坐标的坐标x和和y，根，根据重力加速度据重力加速度g的数值、利用公式的数值、利用公式 求出求出小球飞行时间小球飞行时间t，再利用公式，再利用公式 ，求出小球，求出小球的水平分速度的水平分速度 ，即为小球做平抛运动的，即为小球做平抛运动的初速度。初速度。第2页/共25页第三页，共25页。四、实验四、实验(shyn)步骤步骤1、安装调整斜槽：用图钉把白、安装调整斜槽：用图钉把白纸钉在竖直板上，在木板纸钉在竖直板上，在木板(m bn)的左上角固定斜槽，可用的左上角固定斜槽，可用平衡法调整斜槽，即将小球轻平衡法调整斜槽，即将小球轻放在斜槽平直部分的末端处，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。位置静止，就表明水平已调好。第3页/共25页第四页，共25页。2、调整木板：用悬挂在槽口的重锤线把木板调整、调整木板：用悬挂在槽口的重锤线把木板调整到竖直到竖直(sh zh)方向、并使木板平面与小球下落方向、并使木板平面与小球下落的竖直的竖直(sh zh)面平行。然后把重锤线方向记录面平行。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。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、确定坐标原点O：把小球：把小球放在槽口处，用铅笔记下球放在槽口处，用铅笔记下球在槽口时球心在白纸上的水在槽口时球心在白纸上的水平平(shupng)投影点投影点O，O即即为坐标原点。为坐标原点。第4页/共25页第五页，共25页。4描绘描绘(miohu)运动轨迹：运动轨迹：在斜槽上某一位置由静止在斜槽上某一位置由静止(jngzh)释放小球，小球下落后在释放小球，小球下落后在横槽上打出一个点来。横槽上打出一个点来。改变横槽的高度，重复实验，保证小球每次从斜槽上的同一改变横槽的高度，重复实验，保证小球每次从斜槽上的同一(tngy)位置由静止开始滑下，用同样的方法，可找出小球平抛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。轨迹上的一系列位置。第5页/共25页第六页，共25页。5、计算初速度：取下白纸，以、计算初速度：取下白纸，以O点为原点画出竖直向下的点为原点画出竖直向下的y轴和水平向右的轴和水平向右的x轴，用平滑的曲线把这些轴，用平滑的曲线把这些(zhxi)位置连位置连接起来即得小球做平抛运动的轨迹。接起来即得小球做平抛运动的轨迹。xy 用公式用公式xv0t和和ygt2/2计计算出小球的初速度算出小球的初速度v0，最后，最后(zuhu)计算出计算出v0的平均值，的平均值，并将有关数据记入表格内。并将有关数据记入表格内。在曲线上选取在曲线上选取A、B、C、D、E、F六个不同六个不同(b tn)的点，的点，用刻度尺和三角板测出它们的坐标用刻度尺和三角板测出它们的坐标x和和y。第6页/共25页第七页，共25页。五五.注意事项有：注意事项有：斜槽末端的切线必须斜槽末端的切线必须(bx)水平。水平。方木板必须处在竖直面内且与小球运动轨迹所在方木板必须处在竖直面内且与小球运动轨迹所在(suzi)的竖直平面平行，并使小球的运动靠近图板但不接触。的竖直平面平行，并使小球的运动靠近图板但不接触。坐标原点坐标原点(小球做平抛运动的起点小球做平抛运动的起点)不是槽口的端点，应是不是槽口的端点，应是小球在糟口时球的球心在木板小球在糟口时球的球心在木板(m bn)上的水平投影点。上的水平投影点。如果是用白纸，则应以如果是用白纸，则应以小球在糟口时球的球心在木板上小球在糟口时球的球心在木板上的水平投影点的水平投影点为坐标原点，在斜槽末端悬挂重锤线，先以重为坐标原点，在斜槽末端悬挂重锤线，先以重锤线方向确定锤线方向确定y y轴方向，再用直角三角板画出水平线作为轴方向，再用直角三角板画出水平线作为x x轴，建立直角坐标系。轴，建立直角坐标系。每次小球应从斜槽上的同一位置由静止开始下滑。每次小球应从斜槽上的同一位置由静止开始下滑。要在平抛轨道上选取距要在平抛轨道上选取距O点远些的点来计算球的初点远些的点来计算球的初速度，这样可使结果的误差较小。速度，这样可使结果的误差较小。第7页/共25页第八页，共25页。例例1.(1998年年上上海海)在在做做“研研究究平平抛抛运运动动”的的实实验验时时，让让小小球球多多次次沿沿同同一一轨轨道道运运动动，通通过过描描点点法法画画出出小小球球做做平平抛抛运运动动的的轨轨迹迹，为为了了能能较较准准确确地地描描绘绘运运动动轨轨迹迹，下下面面列列出出了了一一些些操操作作要要求求，将将你你认认为为正正确确的的选选项项前前面面的的字字母母填填在在横横线线上上：A通过调节使斜槽的末端保持水平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每次释放小球的位置必须(bx)不同不同 C每次必须每次必须(bx)由静止释放小球由静止释放小球 D记录小球位置用的木条记录小球位置用的木条(或凹槽或凹槽)每次必须每次必须(bx)严格地等距严格地等距 离下降离下降 E小球运动时不应与木板上的白纸小球运动时不应与木板上的白纸(或方格纸或方格纸)相触相触 F将将球球的的位位置置记记录录在在纸纸上上后后，取取下下纸纸，用用直直尺尺将将点点连连 成成折线折线 A C E第8页/共25页第九页，共25页。练习练习.在在“研究平抛物体的运动研究平抛物体的运动”实验时，已备有下实验时，已备有下列器材：白纸、图钉、平板、铅笔、弧形斜槽、小球、列器材：白纸、图钉、平板、铅笔、弧形斜槽、小球、刻度尺、铁架台，还需要刻度尺、铁架台，还需要(xyo)(xyo)下列器材器材中的：下列器材器材中的：A A、秒表、秒表 B B、天平、天平 C C、重锤线、重锤线 D D、测力计、测力计 C 练习练习(linx)2.(linx)2.在研究平抛物体运动的实验中，如果小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，则正确的是球每次从斜槽滚下的初始位置不同，则正确的是 A A小球平抛的初速度不同小球平抛的初速度不同B B小球每次做不同的抛物线运动小球每次做不同的抛物线运动CC小球在空中运动的时间每次均不同小球在空中运动的时间每次均不同D D小球通过相同的水平位移所用时间均不同小球通过相同的水平位移所用时间均不同ABD 第9页/共25页第十页，共25页。练习练习.在研究平抛运动在研究平抛运动(yndng)(yndng)的实的实验中，让小球多次从斜槽上滚下，在验中，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图中明显看出甲的实验错误是.乙的实验错误是乙的实验错误是.O甲甲O乙乙槽底不水平槽底不水平(shupng)每次释放小球的高度每次释放小球的高度(god)不同不同练习练习4.4.下列哪些因素会使本实验的误差增大下列哪些因素会使本实验的误差增大 （）A A小球与斜槽之间有摩擦小球与斜槽之间有摩擦B B建立坐标系时，以斜槽末端端口位置为坐标原点建立坐标系时，以斜槽末端端口位置为坐标原点C C安装斜槽时其末端不水平安装斜槽时其末端不水平D D根据曲线计算平抛运动的初速度时在曲线上取作计算根据曲线计算平抛运动的初速度时在曲线上取作计算的点离原点的点离原点O O较远较远BC 第10页/共25页第十一页，共25页。例例2如图为某小球做平抛运动时，用闪光照相的方如图为某小球做平抛运动时，用闪光照相的方法法(fngf)获得的相片的一部分获得的相片的一部分,图中背景方格的边长图中背景方格的边长为为5cm，g=10m/s2，则，则（1）小球平抛的初速度）小球平抛的初速度vo=m/s（2）闪光频率）闪光频率f=H2（3）小球过）小球过A点的速率点的速率vA=m/sABC解：由自由落体运动解：由自由落体运动(yndng)规律，规律，y=gt 2=20.05=0.1m t=0.1s f=10Hzx=v0 t v0=x/t=30.05/0.1=1.5m/svBy=(y1+y2)/2t=80.05/0.2=2m/svAy=vBy gt=2-1=1m/svA2=vAy2+v02=1+2.25=3.25vA=1.8m/s1.5101.8第11页/共25页第十二页，共25页。练习(linx)1、在“研究平抛运动”实验中，某同学只记录了小球运动途中的 A、B、C三点的位置，取A点为坐标原点，则各点的位置坐标如图所示，当 g10 m/s2时，下列说法正确的是（）A.小球抛出点的位置坐标是(0，0)B.小球抛出点的位置坐标是(-10，-5)C.小球平抛初速度为2m/s D.小球平抛初速度为1m/sBD 练习练习2.2.在做在做“研究平抛物体的运动研究平抛物体的运动”这一实验这一实验(shyn)(shyn)时，时，下面哪些说法是正确的下面哪些说法是正确的 A.A.安装弧形槽时，必须使槽的末端的切线方向保持水平安装弧形槽时，必须使槽的末端的切线方向保持水平B.B.进行实验进行实验(shyn)(shyn)时，每次都要让小球从同一位置由静时，每次都要让小球从同一位置由静止释放止释放C.C.小球与槽的摩擦不可避免，但这不影响实验小球与槽的摩擦不可避免，但这不影响实验(shyn)(shyn)结结果果D.D.为了得到实验为了得到实验(shyn)(shyn)结果，不要忘记用天平称出小球结果，不要忘记用天平称出小球的质量的质量AB第12页/共25页第十三页，共25页。练习练习3 3、一学生做、一学生做“研究平抛物体的运动研究平抛物体的运动”实验时，画实验时，画运动轨迹只在白纸上画出了与初速度平行的运动轨迹只在白纸上画出了与初速度平行的OxOx轴，忘了轴，忘了画坐标原点和画坐标原点和OyOy轴，而且也只画出了中间一部分轨迹，轴，而且也只画出了中间一部分轨迹，如图所示如何只用一刻度尺得出小球的初速度如图所示如何只用一刻度尺得出小球的初速度(不需测不需测实际数据实际数据(shj)(shj)只用物理量的符号代表所测量只用物理量的符号代表所测量)测量方法：测量方法：(简答简答)_)_得到得到(d do)(d do)的的v0=_v0=_解析解析:任取水平间距相等的三点任取水平间距相等的三点(sn din)1(sn din)1，2 2，3 3，如图示，测，如图示，测量水平间距量水平间距s s，竖直间距，竖直间距y1y1、y2y2第13页/共25页第十四页，共25页。练习练习4.4.某学生在研究平抛运动的实验中有如下操作步骤，试按合理的某学生在研究平抛运动的实验中有如下操作步骤，试按合理的顺序将步骤序号填在下面的线上：顺序将步骤序号填在下面的线上：_A A用铅笔用铅笔(qinb)(qinb)在白纸上记下抛出点位置在白纸上记下抛出点位置OO；B B取下白纸，用平滑曲线连接小球依次通过的各点，得出平抛运动轨迹；取下白纸，用平滑曲线连接小球依次通过的各点，得出平抛运动轨迹；CC用重锤线和直尺画出过用重锤线和直尺画出过OO点的竖直线点的竖直线oyoy；D D用三角板画出过用三角板画出过OO点的水平线点的水平线oxox；E E安装斜槽，并使槽的末端切线沿水平方向；安装斜槽，并使槽的末端切线沿水平方向；F F每次都从斜槽的定位卡处由静止释放小球，并用铅笔每次都从斜槽的定位卡处由静止释放小球，并用铅笔(qinb)(qinb)在白纸在白纸上依次记下小球通过各点的位置；上依次记下小球通过各点的位置；GG将白纸钉在木板上，并竖直固定木板；将白纸钉在木板上，并竖直固定木板；H H在平抛运动轨迹上取在平抛运动轨迹上取A A、B B、CC三点，用三角板和刻度尺，分别量出三三点，用三角板和刻度尺，分别量出三点的水平位移点的水平位移x x和竖直位移和竖直位移y y；I I利用水平和竖直位移利用水平和竖直位移x x、y y，计算三次平抛的初速，计算三次平抛的初速VoVo，再求出三次的平，再求出三次的平均值作为测量最后结果；均值作为测量最后结果；E、G、A、D、C、F、B、H、I第14页/共25页第十五页，共25页。练练习习5.(955.(95年年高高考考)在在研研究究平平抛抛物物体体(wt)(wt)运运动动的的实实验验中中，用用一一张张印印有有小小方方格格的的纸纸记记录录轨轨迹迹，小小方方格格的的边边长长ll1.25cm1.25cm，若若小小球球在在平平抛抛运运动动中中先先后后经经过过的的几几个个位位置置如如图图中中的的a a、b b、c c、d d所所示示，则则小小球球平平抛抛的的初初速速度度的计算式为的计算式为v0v0(用用l l、g g表示表示)，其值是其值是 (g (g取取9.8m9.8ms2)s2)dabc解析解析(ji x)：由平抛运动规：由平抛运动规律律y=gT 2=lx=v0 T v0=x/T=2l/T=代入数字代入数字(shz)l=1.25cm=1/80 m得到得到 v0=0.70m/s 0.70m/s第15页/共25页第十六页，共25页。练习练习6.6.如图如图(a)“(a)“是研究平抛运动是研究平抛运动”的实验装置图，的实验装置图，(b)(b)是实验后在是实验后在白纸白纸(bi zh)(bi zh)上作的图上作的图(1)(1)在在(a)(a)图上标出图上标出OO点及点及OXOX，OYOY轴，并说明这两条坐标轴是如何轴，并说明这两条坐标轴是如何作出的答：作出的答：_(2)(2)固定斜槽轨道时应注意使固定斜槽轨道时应注意使_(3)(3)实验过程中需经过多次释放小球才能描绘出小球平抛运动的轨实验过程中需经过多次释放小球才能描绘出小球平抛运动的轨迹，实验中应注意迹，实验中应注意_(4)(4)计算小球平抛初速度的公式为计算小球平抛初速度的公式为Vo=_Vo=_，根据图，根据图(b)(b)给出的数据，给出的数据，可计算出可计算出Vo=_m/sVo=_m/s利用利用(lyng)(lyng)重锤线作重锤线作OYOY轴，再垂直于轴，再垂直于OYOY作作OXOX轴轴斜槽末端切线斜槽末端切线(qixin)(qixin)水平水平每次都从同一高度处无初速度滚下每次都从同一高度处无初速度滚下1.61.6第16页/共25页第十七页，共25页。例例3.3.一个同学在研究平抛物体的运动实验中，只一个同学在研究平抛物体的运动实验中，只画出了如图所示的一部分曲线，于是他在曲线上取水画出了如图所示的一部分曲线，于是他在曲线上取水平平(shupng)(shupng)距离距离SS相等的三点相等的三点A A、B B、CC，量得，量得S=0.2mS=0.2m。又量出它们之间的竖直距离分别为。又量出它们之间的竖直距离分别为h1=0.1mh1=0.1m，h2=0.2mh2=0.2m，利用这些数据，可求得：，利用这些数据，可求得：（1 1）物体抛出时的初速度为）物体抛出时的初速度为 m/s m/s；（2 2）物体经过）物体经过B B时竖直分速度为时竖直分速度为 m/s m/s；（3 3）抛出点在）抛出点在A A点上方高度为点上方高度为 m m处。处。第17页/共25页第十八页，共25页。解析解析(ji x):(1)(ji x):(1)先求先求T,T,据据求得求得:T=0.1s:T=0.1s=2m/s（2 2）=1.5m/s（3 3）设抛出点在）设抛出点在A A点上方高度点上方高度(god)(god)为为h,h,下下落到点落到点A A的时间为的时间为t,t,则有则有:由此两式可求得由此两式可求得h=0.0125mh=0.0125m第18页/共25页第十九页，共25页。若只有若只有(zhyu)(zhyu)米尺，将玩具手枪子弹从某一高度处水平米尺，将玩具手枪子弹从某一高度处水平射出，用米尺测量射出时离地面的高度射出，用米尺测量射出时离地面的高度h h和水平射程和水平射程s s，则，则子弹初速度子弹初速度例例4.利用手头的常用仪器，粗略测定利用手头的常用仪器，粗略测定(cdng)玩具手枪玩具手枪子弹射出时的初速度。除玩具手枪外，所给的测量仪器子弹射出时的初速度。除玩具手枪外，所给的测量仪器为：为：只有秒表；只有秒表；只有米尺。只有米尺。解：解：若只有秒表，将玩具手枪若只有秒表，将玩具手枪(shuqing)(shuqing)从地面竖直从地面竖直向上发射子弹，用秒表记下从发射到子弹落会地面所用的向上发射子弹，用秒表记下从发射到子弹落会地面所用的时间时间t t，则子弹上升的时间为，则子弹上升的时间为t/2t/2，故子弹初速度，故子弹初速度v0=gt/2v0=gt/2。第19页/共25页第二十页，共25页。某某同同学学设设计计了了一一个个研研究究平平抛抛运运动动的的实实验验装装置置，如如图图。在在水水平平桌桌面面上上放放置置一一个个斜斜面面，让让钢钢球球从从斜斜面面上上由由静静止止滚滚下下，钢钢球球滚滚过过桌桌边边后后便便做做平平抛抛运运动动。在在钢钢球球抛抛出出后后经经过过的的地地方方放放置置一一块块水水平平木木板板，木木板板由由支支架架固固定定成成水水平平，木木板板所所在在高高度度可可通通过过(tnggu)竖竖直直标标尺尺读读出出，木木板板可可以以上上下下自自由由调调节节。在在木木板板上上固固定定一一张张白白纸纸。该该同同学学在在完完成成装装置置安安装后进行了如下步骤的实验：装后进行了如下步骤的实验：Oabc第20页/共25页第二十一页，共25页。A实验前在白纸实验前在白纸(bi zh)上画一条直线，并在线上标出上画一条直线，并在线上标出a、b、c三点，且三点，且abbc，如图。量出，如图。量出ab长度长度L=20.00cm。B让钢球从斜面上的某一位置由静止滚下，调节木板高度，让钢球从斜面上的某一位置由静止滚下，调节木板高度，使得钢球正好击中使得钢球正好击中a点，记下此时木板离桌面的高度点，记下此时木板离桌面的高度h170.00cm。C让钢球从斜面上的同一位置由静止滚下，调节木板高度，让钢球从斜面上的同一位置由静止滚下，调节木板高度，使得钢球正好击中使得钢球正好击中b点，记下此时木板离桌面的高度点，记下此时木板离桌面的高度h280.00（cm）。）。D让钢球从斜面上的同一位置由静止滚下，调节木板高度，让钢球从斜面上的同一位置由静止滚下，调节木板高度，使得钢球正好击中使得钢球正好击中c点，记下此时木板离桌面的高度点，记下此时木板离桌面的高度h3100.00cm。则该同学由上述测量结果即可粗测出钢球的平。则该同学由上述测量结果即可粗测出钢球的平抛初速度大小抛初速度大小vo=m/s，钢球击中，钢球击中b点时其竖直分速度点时其竖直分速度大小为大小为vby=m/s。已知钢球的重力加速度为。已知钢球的重力加速度为g=10m/s2，空气阻力不计。，空气阻力不计。2.01.5第21页/共25页第二十二页，共25页。解：按题意解：按题意(t y)画出运动示意图如图示：画出运动示意图如图示：L8070100Lcab由匀变速运动由匀变速运动(binsyndng)的特点的特点:h=gT2 h=(100-80)-(80-70)=10 cm=0.1m T=0.1sv0=L/T=2 m/s vby=(h3 h1)/2T =1.5 m/s Oabc第22页/共25页第二十三页，共25页。例例5.某同学设计了一个研究某同学设计了一个研究(ynji)平抛运动的实验。实验装置平抛运动的实验。实验装置示意图如图示意图如图1所示，所示，A是一块平面木板，在其上等间隔地开凿出是一块平面木板，在其上等间隔地开凿出一组平行的插槽（图中一组平行的插槽（图中 PoPo），槽间距离均为），槽间距离均为d。把覆盖。把覆盖复写纸的白纸铺贴在硬板复写纸的白纸铺贴在硬板B上。实验时依次将上。实验时依次将B板插入板插入A板的各插板的各插槽中，每次让小球从斜轨的同一位置由静止释放。等打完一点后，槽中，每次让小球从斜轨的同一位置由静止释放。等打完一点后，把把B板插入后一槽中并同时向纸面内侧平移距离板插入后一槽中并同时向纸面内侧平移距离d。第23页/共25页第二十四页，共25页。解析：（解析：（1）实验前应对实验装置反复调节）实验前应对实验装置反复调节(tioji)，直，直到斜轨末端切线水平，到斜轨末端切线水平，A板水平，插槽板水平，插槽 PoPo垂直斜轨并垂直斜轨并在斜轨末端正下方；每次让小球从同一位置由静止释放，在斜轨末端正下方；每次让小球从同一位置由静止释放，是为了使小球每次做平抛运动的初速度相同。是为了使小球每次做平抛运动的初速度相同。（2）每次将）每次将B板向内侧平移距离板向内侧平移距离d，是为了使记录纸上每，是为了使记录纸上每两点之间的水平两点之间的水平(shupng)距离等于小球在水平距离等于小球在水平(shupng)方向实际运动的距离。方向实际运动的距离。（1）实验前应对实验装置反复调节，直到）实验前应对实验装置反复调节，直到_，每次让小球，每次让小球从同一从同一(tngy)位置由静止释放，是为了位置由静止释放，是为了_。（2）每次将）每次将B板向内侧平移距离板向内侧平移距离d，是为了，是为了_。第24页/共25页第二十五页，共25页。