《2018年人教版物理必修二优质课件：第五章 曲线运动5.3》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018年人教版物理必修二优质课件：第五章 曲线运动5.3（35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、3.实验:研究平抛运动,自我检测,自主阅读,一、判断平抛运动的轨迹是不是抛物线 如图所示是某物体做平抛运动的轨迹,在x轴上作出等间距的几个点A1,A2,A3,把线段OA1=x1的长度记为l,那么OA2=x2=2l,OA3=x3=3l,。由A1,A2,A3,向下作垂线,垂线与抛体轨迹的交点记为M1,M2,M3,。由M1,M2,M3,向左作垂线交y轴于B1,B2,B3,用刻度尺测量y1=OB1,y2=OB2,y3=OB3,将M1对应的x、y两个坐标,代入抛物线方程y=ax2,求出a的数值,再选取其他的点,也求a的数值,若求得的结果相同,则说明平抛运动的轨迹是抛物线。,自我检测,自主阅读,自我检测,
2、自主阅读,三、常见的几种获取平抛运动轨迹的方法 1.案例一:利用如图所用器材,让小钢球从斜槽上滚下,冲过水平槽飞出后做平抛运动。每次让小钢球从同一位置滚下,设法用铅笔描出小球经过的位置,通过多次实验,在竖直白纸上记录钢球所经过的多个位置,连起来就得到钢球做平抛运动的轨迹。,自我检测,自主阅读,2.案例二: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。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,设法把它描在坐标纸上。3.案例三:让小球从水平桌面上飞出,在小球后面放置带方格的黑板做背景,用数码相机的摄像功能,拍摄小球从
3、桌面飞出后做平抛运动的几张连续照片,就可以根据照片上小球的位置在方格纸上画出小球的轨迹。,自我检测,自主阅读,1.正误辨析 (1)研究平抛运动的轨迹时,无论选取哪个点为坐标原点,其轨迹方程的形式都是y=ax2。( ) 解析:只有选取抛出点为坐标原点时,平抛运动的轨迹方程的形式才是y=ax2。 答案: (2)案例一中的轨道必须是光滑的。( ) 解析:轨道光滑不光滑不影响研究平抛运动的轨迹。 答案: (3)案例二中利用轨迹计算平抛运动的初速度,选取研究的点应该离喷嘴远一点更好。( ) 解析:因为水流受空气阻力作用,水柱的轨迹会偏离平抛曲线,故应选离喷嘴较近的点更好。 答案:,自我检测,自主阅读,2
4、.在案例一中,为什么每次小球都要由同一位置滚下? 答案:每次由同一位置滚下,抛出时的初速度都相同,钢球在空中做平抛运动的轨迹就是相同的。 3.在案例二中,细管a有什么作用? 答案:其作用是保持从喷嘴射出水流的速度,使其不随瓶内水面的下降而减小。这是因为该管上端与空气相通,上端管口处水的压强始终等于大气压,不受瓶内水面高低的影响。因此,在水面降到上端管口以前的一段时间内,可以得到稳定的细水柱。,知识点一,知识点二,问题导引 某同学要根据案例一进行研究平抛运动的实验,请帮助他列出所使用的器材。 要点提示斜槽(带小球)、木板及竖直固定支架、白纸、图钉、重垂线、三角板、铅笔、刻度尺。,知识点一,知识点
5、二,知识归纳 根据案例一设计的“研究平抛物体运动”的实验步骤 1.按图甲所示安装实验装置,使斜槽末端水平。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。,知识点一,知识点二,3.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点开始连接画出的若干点描出一条平滑的曲线,如图乙所示。,知识点一,知识点二,典例剖析 【例1】 如图所示,在研究平抛运动的实验中,可以描绘出小球平抛运动的轨迹,实验简要步骤如下: A.让小球多次由 释
6、放,在一张印有小方格的纸上记下小球经过的一系列位置,如图中a、b、c、d所示。,知识点一,知识点二,B.按图安装好器材,注意 , 记下平抛初位置O点和过O点的水平线与竖直线。 C.取下方格纸,以O为原点,以水平线为x轴,竖直 线为y轴建立坐标系,用平滑曲线画出小球平抛运 动的轨迹。 (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 。 解析:该实验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位置,故必须让小球每次由同一位置静止释放。斜槽末端切线水平,小球才会做平抛运动。 答案:(1)同一位置静止 斜槽末端切线水平 (2)BAC,知识点一,知识点二,变式训练
7、1在研究平抛物体的运动的实验中: (1)为使小球水平抛出,必须调整斜槽,使其末端的切线成水平方向,检查方法是 。 (2)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。 (3)某同学建立的直角坐标系如图所示,设他在安装实验装置和其他操作时准确无误,只有一处失误,即是 。 (4)该同学在轨迹上任取一点M,测得坐标(x,y),则初速度的测量值为 ,测量值比真实值要 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。,知识点一,知识点二,解析:(1)斜槽末端水平时小球处处平衡,放在槽口能静止不动。 (2)用重垂线来确定竖直线最准确。 (3)描绘小球的运动轨迹
8、的起始位置时应描绘球心的位置,因此坐标原点应在平抛起点的球心位置,即坐标原点应该是小球在槽口时球心在白纸上的水平投影点。答案:(1)将小球放置在槽口处轨道上,小球能保持静止 (2)重垂线 (3)坐标原点应该是小球在槽口时球心在白纸上的水平投影点,知识点一,知识点二,问题导引 如果已经描绘了平抛物体的运动轨迹,但没有记录抛出点,仅记录了竖直方向,能否计算出平抛运动的初速度? 要点提示可以计算出平抛运动的初速度。方法是在轨迹上取三个点,让相邻两点间的水平距离都是x,测量相邻两点间的竖直距离分别为y1和y2,根据y2-y1=gT2,计算得到T,再根据 得到v0。,知识归纳 一、数据处理 1.判断平抛
9、运动的轨迹是不是抛物线 (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,轨迹上各点的坐标具有y=ax2的关系,且同一轨迹上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坐标,分别代入y=ax2中求出常数a,看计算得到的a值在误差范围内是否为一常数。 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y值的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。,知识点一,知识点二,知识点一,知识点二,知识点一,知识点二,二、注意事项 1.斜槽安装:实验中必须调整斜槽末端
10、切线水平,将小球放在斜槽末端水平部分,若能使小球静止,斜槽末端的切线就水平了。 2.方木板固定:方木板必须处于竖直平面内,要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直。 3.小球释放: (1)小球每次必须从斜槽上同一位置滚下。 (2)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一直到达右下角为宜。 4.坐标原点:坐标原点不是槽口的端点,而是小球出槽口时球心在木板上的投影点。 5.初速度的计算:在轨迹上选取离坐标原点O较远的一些点来计算初速度。,知识点一,知识点二,典例剖析 【例2】图甲是研究平抛运动的实验装置图。,知识点一,知识点二,(1)图乙是正确实验取得的数据,其中O为抛出点,
11、则此小球做平抛运动的初速度为 m/s。(g取9.8 m/s2) (2)在另一次实验中将白纸换成方格纸,每小格的边长L=5 cm,通过实验,记录了小球在运动途中的三个位置,如图丙所示,则该小球做平抛运动的初速度为 m/s,B点的竖直分速度为 m/s。(g取10 m/s2),知识点一,知识点二,答案:(1)1.6 (2)1.5 2,知识点一,知识点二,变式训练2某同学在做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(g取10 m/s2)(1)小球平抛的初速度为 m/s。 (2)小球抛出点的位置坐标为x= cm,y= cm。,知识点一,知识点二,解析:(1)由平
12、抛运动公式,在x轴方向上xab=v0T,在竖直方向上hbc-hab=gT2,代入数据解得T=0.1 s,v0=2 m/s。答案:(1)2 (2)-10 -1.25,1,2,3,4,5,1.(多选)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的竖直坐标答案:CD,1,2,3,4,5,2.(多选)下列哪些因素会使研究平抛运动的实验误差增大( ) A.小球与斜槽之间有摩擦 B.安装斜槽时其末端不水平 C.建立坐标系时,以斜槽末端端口位置为坐标原点 D.根据曲线计算平抛运动
13、的初速度时,在曲线上取作计算的点离原点较远,1,2,3,4,5,解析:小球与斜槽之间有摩擦,只要保证小球每次从槽上由静止滚下的初始位置都相同,平抛时的初速度就相同,不会引起误差。如果安装斜槽时其末端不水平,其运动不是平抛运动而是斜抛运动,就会引起误差。应以斜槽末端小球重心所在位置为坐标原点,否则会引起误差。由 ,其中x、y均是由刻度尺进行测量的,计算点距抛出点O越远,x、y值就越大,则误差就越小。故选项B、C正确。 答案:BC,1,2,3,4,5,3.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
14、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( ),1,2,3,4,5,答案:A,1,2,3,4,5,4.如图所示,用底部带孔的玻璃试管和弹簧可以组装一个简易“多功能实验器”,利用该实验器,一方面能测弹簧的劲度系数,另一方面可测量小球做平抛运动的初速度。,1,2,3,4,5,(1)用该装置测量弹簧劲度系数k时需要读出几次操作时的 和 ,然后由公式 求出k的值。 (2)使用该装置测量小球的初速度时,需要多次将弹簧的右端压到 (选填“同一”或“不同”)位置。然后分别测出小球几次飞出后的 和 ,再由公式 求出初速度的值。,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,5.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,若小球在平抛运动中的几个位置如图中a、b、c、d所示,则:(g取9.8 m/s2)(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?(计算结果保留三位有效数字),1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,
