教案-全国-2019_2019年高中物理 第五章 第3节 实验：研究平抛运动讲义（含解析）新人教版必修2.doc

8实验：研究平抛运动一、实验目的1．用实验的方法描绘出平抛运动的轨迹。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。二、实验原理1．利用追踪法逐点描出小球运动的轨迹。2．建立坐标系，如果轨迹上各点的y坐标与x坐标间的关系具有y＝ax2的形式(a是一个常量)，则轨迹是一条抛物线。3．测出轨迹上某点的坐标x、y，由x＝v0t、y＝eq\f(1,2)gt2得初速度v0＝xeq\r(\f(g,2y))。三、实验器材斜槽轨道、小钢球、木板、白纸、图钉、重垂线、刻度尺、三角板、铅笔等。四、实验步骤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，轨道末端切线水平。如图所示。2.建立坐标系用图钉将坐标纸固定于竖直木板的左上角，把木板调整到竖直位置，使板面与小球的运动轨迹所在平面平行且靠近，把小球放在槽口处，用铅笔记下小球在槽口(轨道末端)时球心在木板上的投影点O，O点即为坐标原点，用重垂线画出过坐标原点的竖直线，作为y轴，画出水平向右的x轴。3．确定球的位置将小球从斜槽上某一位置由静止滑下，小球从轨道末端射出，先用眼睛粗略确定做平抛运动的小球在某一x值处的y值，然后让小球由同一位置自由滚下，在粗略确定的位置附近用铅笔较准确地描出小球通过的位置，并在坐标纸上记下该点。用同样的方法确定轨迹上其他各点的位置。4．描点得轨迹取下坐标纸，将坐标纸上记下的一系列点，用平滑曲线连起来，即得到小球平抛运动的轨迹。五、数据处理1．判断平抛运动的轨迹是不是抛物线(1)如图所示，在x轴上作出等距离的几个点A1、A2、A3、…，把线段OA1的长度记为L，那么OA2＝2L、OA3＝3L、…。过A1、A2、A3、…向下作垂线，与轨迹的交点记为M1、M2、M3、…(2)设轨迹是一条抛物线，则M1、M2、M3…各点的y坐标与x坐标应该具有的形式为y＝ax2，a是常量。(3)用刻度尺测量某点的x、y两个坐标，代入y＝ax2中，求出常量a。(4)测量其他几个点的x、y坐标，代入上式，看由各点坐标求出的a值是否相等。如果在误差允许范围内相等，就说明该曲线为抛物线。2．计算平抛物体的初速度(1)在确定坐标原点为抛出点的情况下，在轨迹曲线上任取几点(如A、B、C、D)。(2)用刻度尺和三角板分别测出它们的坐标x和y。(3)根据平抛运动水平方向是匀速直线运动(x＝v0t)及竖直方向是自由落体运动eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(y＝\f(1,2)gt2))，分别计算小球的初速度v0，最后计算小球的初速度v0的平均值。六、注意事项1．利用描迹法做实验时必须调整斜槽末端的切线沿水平方向。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．小球每次必须从斜槽上同一位置滚下。4．坐标原点不能是槽口的端点，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。6．在轨迹上选取离坐标原点O点较远的一些点来计算初速度。七、误差分析1．用描迹法时斜槽末端没有水平，使得小球离开斜槽后不做平抛运动。2．描点不准确。3．在轨迹上量取某点坐标(x，y)时出现误差。八、获得平抛运动轨迹的其他方法1．喷水法如图所示，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，加上一个很细的喷嘴。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。将它描在背后的纸上，进行分析处理。2．频闪照相法用数码照相机可记录下平抛运动的轨迹，如图所示。由于相邻两帧照片间的时间间隔是相等的，只要测量相邻两照片上小球的水平位移，就很容易判断平抛运动水平方向上的运动特点。[典型例题]例1.在“研究平抛运动”的实验中，可以描绘平抛物体运动轨迹和求物体的平抛初速度。实验简要步骤如下：A．让小钢球多次从________位置上滚下，记下小球运动途中经过的一系列位置B．安装好器材，注意斜槽末端水平和木板竖直，记下小球在斜槽末端时球心在木板上的投影点O和过O点的竖直线，检测斜槽末端水平的方法是________________________________________________________________________________________________________________________________________________C．测出曲线上某点的坐标x、y，用v0＝________算出该小球的平抛初速度，实验需要对多个点求v0的值，然后求它们的平均值D．取下白纸，以O为原点，以竖直线为y轴建立坐标系，用平滑曲线画平抛轨迹请把上述步骤补充完整，并排出合理的顺序是________(只排列序号即可)