2019_2020学年高中物理第3章实验：探究平抛运动的规律教案鲁科版

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1、实验：探究平抛运动的规律[学习目标]　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．一、实验原理和方法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，根据x＝v0t，y＝gt2得初速度v0＝x.二、实验器材斜槽、小球、方木板、铁架台、坐标纸、图钉、重垂线、三角板、铅笔、刻度尺三、实验步骤1．按图甲所示安装实验装置，使斜槽末端水平．2．

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．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．四、数据处理1．判断平抛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

3、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yx2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yx2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．计算平抛运动的初速度(1)平抛轨迹完整(即含有抛出点)在轨迹上任取一点，测出该点离原点的水平位移x及竖直位移y，就可求出初速度v0.因x＝v0t，y＝gt2，故v0＝x.(2)平抛轨迹残缺(即无抛出点)如图所示，在轨迹上任取三点A、B、C，

4、使A、B间及B、C间的水平距离相等，由平抛运动的规律可知，A、B间与B、C间所用时间相等，设为t，则Δh＝hBC－hAB＝gt2所以t＝，所以初速度v0＝＝x.五、误差分析1．仪器安装时，未检查斜槽末端是否水平会造成系统误差．2．描点不准确，测量水平位移和竖直位移不准确会造成偶然误差．六、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．坐标原点不是槽口的端点，

5、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．【例1】　(1)在做“研究平抛物体运动”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．停表B．坐标纸C．天平D．弹簧秤E．重垂线(2)实验中，下列说法正确的是．A．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下B．斜槽轨道必须光滑C．斜槽轨道末端可以不水平D．为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

6、较准确地找出小球运动的轨迹，应该用一条曲线把所有的点都连接起来(1)BE　(2)AD　[(1)还需要的器材是坐标纸和重垂线，故选B、E.(2)做平抛运动的实验时，斜槽末端必须水平，以保证小球做平抛运动．为使小球运动轨迹相同，应使小球每次从斜槽上相同的位置无初速滚下．描点法画物体运动的轨迹时，应用平滑的曲线连点，偏离轨迹较远的点应舍去．故A、D正确．]【例2】　在“研究平抛物体运动”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

7、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，假设他在安装实验装置和其余操作时准确无误，只有一处失误，即是．(4)该同学在轨迹上任取一点M，测得坐标为(x，y)，则初速度的测量值为，测量值比真实值要(填“偏大”、“偏小”或“不变”)．[解析]　(1)水平时小球处处平衡，放在槽口能静止不动；(2)用重垂线确定竖直线最准确；(3)描绘的小球的运动轨迹时应是描绘球心的位置，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；(4)根据x＝v0t，y＝gt

8、2，两式联立得：v0＝x，因为坐标原点靠下，造成y值偏小，从而v0偏大．[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　(4)v0＝x　偏大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