高中物理人教必修二课件53

3．确定小球位置 (1)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． (2)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． (3)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．
第五章
曲线运动
3 实验：研究平抛运动
实验目的和器材 实验 目的 实验 器材 1.用实验的方法描出平抛运动的轨迹． 2．根据平抛运动的轨迹求其初速度． 斜槽、小球、方木板、铁架台、白纸、 图钉、重垂线、三角板、铅笔、刻度尺.
实验原理 1.描绘轨迹：使小球做平抛运动，利用描迹法描绘出小 球的运动轨迹， 利用数学方法判断这个轨迹是不是抛物 线，即 y＝ax2. 2．计算初速度 v0：建立坐标系，测出轨迹曲线上任一 1 点的坐标 x 和 y，根据公式 x＝v0t 和 y＝ gt2，即可求 2 得初速度 v0＝x g . 2y
5.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．
五、它案设计 方案一：喷水法 如图甲所示，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，且水平端加接一根更细的硬管 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，可在装置一侧竖直放置一玻璃板，将平抛运 动的轨迹描在玻璃板上．
2 以 vB＝ v2 Bx＋vBy＝
41 m/s. 2 41 [答案] (1)B (2)2 2
[训练 2] (1)研究平抛运动，下面哪些做法可以减小实验误 差( ) A．使用密度大、体积小的钢球 B．尽量减小钢球与斜槽间的摩擦 C．实验时，让小球每次都从同一高度由静止开始滚下 D．使斜槽末端切线保持水平
[巧指导] 1.A、B、C 三点在空间上有何特点？ 提示：水平方向距离相等，表明从 A 到 B 和从 B 到 C 的时 间相等，而在竖直方向满足 Δy＝gt2.
2．如何计算 B 点速度？ 提示：先确定两个分速度，再合成，其竖直分速度根据 v ＝ t v 求解． 2 [解析] (1)小球在空中的飞行时间 t＝ 2h ＝ 0.18 s， 介于 gt＝yBC－yAB ＝ g
0.25－0.15 s＝0.10 s 10
又因为 xAB＝v0t xAB 0.20 所以 v0＝ ＝ m/s＝2.0 m/s. t 0.10
完成课时作业（三）
谢谢观看！
(2)某同学在做“研究平抛运动”的实验中，忘记记下小球 做平抛运动的起点位置 O，A 为小球运动一段时间后的位置，根 据如图所示，求出小球做平抛运动的初速度为________m/s.
答案：(1)ACD
(2)2.0
解析： (1)研究平抛运动时，钢球体积越小，所受空气阻力 越小，并且记录小球通过的位置越准确，A 正确；小球每次从斜 槽上的同一位置由静止开始滚下，可保证小球的初速度不变，与 钢球和斜槽间的摩擦无关，B 错误，C 正确；实验时必须使斜槽 末端的切线水平，以确保小球水平飞出做平抛运动，D 正确． (2)由题图可知 AB、BC 间的竖直距离 yAB＝15 cm＝0.15 m， yBC＝25 cm＝0.25 m．因为 xAB＝xBC＝0.20 m，所以小球从 A 运 动到 B 再运动到 C 的时间相同，设此时间为 t.据 yBC－yAB＝gt2 得
方案二：频闪照相法 现代影像技术的发展为我们研究平抛运动的轨迹提供了方 便．若能拍摄到物体做平抛运动的几张照片(如图乙所示)，就能 描绘出平抛运动的轨迹． 用数码相机的摄像功能或用数码摄像机 都能实现，有条件的学校也可用频闪照相的方法来实现．
研习 1 实验步骤与注意事项 [研习经典] [典例 1] 在“研究平抛运动”的实验中，可以用斜面小槽 描绘出小球平抛运动的轨迹，实验简要步骤如下： A．让小球多次从 ______________位置滚下，记下小球碰 到铅笔笔尖的一系列位置；
二、数据处理 1．判断平抛运动的轨迹是不是抛物线
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，则 OA2＝2l，OA3＝3l，…，由 A1、 A2、A3、…向下作垂线，与轨迹交点记为 M1、M2、M3、….若轨 迹是一条抛物线，则各点的 y 坐标与 x 坐标间的关系应该具有 y ＝ax2 的形式(a 是一个待定的常量)．
(1)该组同学一次实验最多可以得到正在空中运动的几帧小 球的照片( A．1 帧 C．15 帧 ) B．5 帧 D．100 帧
(2)如图所示是该组同学得到的小球在空中运动的三张连续 照片的局部图， 由图可以计算出小球离开桌边时的初速度大小为 ________m/s，经过 B 点时的速度大小为________m/s.
3．计算平抛运动的物体的初速度 (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． (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 1 2 向是自由落体运动(y＝ gt )，分别计算小球的初速度 v0，最后计 2 算小球的初速度 v0 的平均值．
三、误差分析 1.斜槽末端没有调水平，小球离开斜槽后不做平抛运动． 2．确定小球运动的位置时不准确． 3.量取轨迹上各点坐标时不准确．
四、注意事项 1.实验中必须调整斜槽末端的切线水平 (检验是否水平的方 法是：将小球放在斜槽末端水平部分的不同地方，看其是否都能 处于静止状态)． 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无初速滚下． 4.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．
一、实验步骤 1．安装、调整斜槽 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：把小球放在槽口处，用铅笔记下小球在槽 口(轨道末端)时球心所在木板上的投影点 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．
[答案] (1)斜槽上的同一 斜槽末端切线水平 (2)BAC
[训练 1] (1)在做“研究平抛运动”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．游标卡尺 C．坐标纸 E．弹簧测力计 B．秒表 D．天平 F．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滑下 B．斜槽轨道必须光滑 C．斜槽轨道末端可以不水平 D．要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．为了比较准确地描出小球运动的轨迹，应该用一条曲线 把所有的点连接起来
B．安装器材，注意__________________，记下平抛初位置 O 点和过 O 点的竖直线； C．取下白纸，以 O 为原点，以竖直线为 y 轴建立坐标系， 用平滑曲线画平抛运动物体的轨迹． (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] (1)步骤 A 中为了保证小球每次做平抛运动的初速 度相同，轨迹重合，应让小球从斜槽上的同一位置滚下；步骤 B 中为了保证小球做平抛运动，要注意斜槽末端切线水平． (2)上 述实验步骤的合理顺序是 BAC.
研习 2 数据处理与误差分析 [研习经典] [典例 2] 某研究性学习小组探究平抛运动的规律，他们在 水平桌面上用课本做成一个斜面，使一个钢球(可视为质点)从斜 面上某一位置滚下， 用数码相机拍摄钢球从桌面水平飞出后做平 抛运动的几张连续照片，然后用方格纸做背景，根据照片上小球 的位置在方格纸上画出小球的平抛运动轨迹． 已知所用的数码相 机每秒钟拍摄 10 帧照片，现用刻度尺测得桌边离地高度为 90.0 cm，重力加速度取 g＝10 m/s2.试回答下列问题：
0.4 s～0.5 s 之间，由于数码相机每 0.1 s 拍摄一帧，所以最多得 到 5 帧照片．
(2)由图可知，A、B、C 三点的水平位移相等，所以从 A 到 B 的时间等于从 B 到 C 的时间，则在竖直方向，根据 Δy＝gt2 可 xAB 得每格边长为 x＝0.1 m，初速度 v0＝ ＝2 m/s；经过 B 点的竖 t 0.5 m 直分速度 vBy＝ ＝2.5 m/s，水平分速度 vBx＝v0＝2 m/s，所 0.2 s
2．平抛运动水平方向运动性质的判定 (1)据平抛运动竖直方向的分运动是自由落体运动及自由落 1 2 体下落高度与运动时间的关系：y＝ gt ，在平抛运动轨迹的竖直 2 坐标轴 y 上，从原点 O 开始向下取一个坐标为 h 的点，再找到 坐标为 4h、9h、…的点．
(2)过这些点作水平线与轨迹分别交于 A、B、C、…点，则 这些点就是每经过相等时间物体所到达的位置．如图所示． (3)测量出 OA、AB、BC、…的水平距离，对比实验测量结 果，若各段距离相等，说明水平方向上的运动是匀速直线运动．
答案：(1)CF
(2)AD
解析：(1)本题考查的是仪器的选择
和实验的注意事项．实验还需的器材是坐标纸和重垂线，描出的 轨迹在坐标纸上，方便数据处理，重垂线是用来确定竖直木板是 否竖直并确定纵坐标的． (2)做研究平抛运动的实验时，斜槽末 端必须水平，以保证小球做平抛运动．使小球每次从斜槽上相同 的位置自由滑下，以使小球在斜槽末端速度相同；在描画小球运 动轨迹时，应用平滑的曲线连点，偏离轨迹较远的点可舍去．