浙江专用2018-2019学年高中物理第五章曲线运动3实验：研究平抛运动学案新人教版必修2

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1、3　实验：研究平抛运动学习目标1.知道用实验获得平抛运动轨迹的方法与步骤．2．会根据平抛运动的轨迹计算平抛运动的初速度．3．掌握描迹法、频闪照相法等探究实验的常用方法.考试要求学考选考√√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)得到物体平抛运动的轨迹．2．实验器材斜槽、小球、方木板、图钉、刻度尺、铅垂线、铅笔、白纸、铁架台．3．实验步骤(1)按图1甲所示安装实验装置，使斜槽末端水平(小球在斜槽末端恰好静止)．图1(2)以水平槽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

2、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

3、，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白纸的左上角一直到达右下角为宜．二、判断平抛运动的轨迹是不是抛物线1．数据处理方法一　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是一个特定的值．(2)验证方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

4、个点的x、y坐标值分别得到对应的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(三角板)测出它们的坐标(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.一、平抛运动的原理与实验操作例1　(2017·浙江4月选考科目考试)在“研究平抛运动”实验中．(1)图2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

5、点时的________．图2A．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)图3是利用图2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________．图3A．释放小球时初速度不为0B．释放小球的初始位置不同C．斜槽末端切线不水平(3)图4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________．图4答案　(1)B　BD　(2)C　(3)B1．为

6、保证小球做平抛运动，必须使斜槽的末端水平．2．为保证小球每次平抛的初速度相同，必须让小球从同一位置由静止释放，如果用细水柱显示轨迹，必须保证管口处的压强不变．二、计算平抛运动的初速度计算平抛运动的初速度可以分为两种情况(1)平抛轨迹完整(即含有抛出点)在轨迹上任取一点，测出该点离坐标原点的水平位移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)在轨迹上任取三点A、B、C(如图5所示)，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

7、所用时间相等，设为t，则Δh＝hBC－hAB＝gt2t＝所以初速度v0＝＝x.图5例2　某同学在做“研究平抛运动”实验时得到了如图6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：图6(1)小球平抛的初速度为________m/s.(g取10m/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.答案　(1)2　(2)2.5m/s　与x轴方向夹角为37°　(3)－10　－1.25解析　(1)由平抛

8、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＝0.1s，v0＝2m/s.(2)小球经过b点时竖直分速度vby＝＝1.5m/s，则vb＝＝2.5m/s，与x轴方向的夹角为θ，tanθ＝，即θ＝37°.(3)小球从开始运动到经过b点时历时tb＝＝0.15s，说明小球经过a点时已经运动了ta＝0.05s，所以小球抛出点的