粵教版必修2 第一章 5 實(shí)驗(yàn)：研究平拋運(yùn)動(dòng) 學(xué)案.docx

學(xué)案5實(shí)驗(yàn)：研究平拋運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)目標(biāo)定位 1.學(xué)會(huì)用實(shí)驗(yàn)的方法描繪平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡.2.會(huì)根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡計(jì)算平拋運(yùn)動(dòng)的初速度.3.掌握描跡法、頻閃照相法等探究實(shí)驗(yàn)的常用方法一、實(shí)驗(yàn)原理1用描跡法(或噴水法或頻閃照相法)得到物體平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡2計(jì)算平拋物體的初速度由平拋運(yùn)動(dòng)的位移公式xv0t和ygt2，可得v0x，把測(cè)得的某點(diǎn)的x、y兩個(gè)坐標(biāo)代入此式，即得平拋物體的初速度一、描繪平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡1實(shí)驗(yàn)器材斜槽、小球、方木板、圖釘、刻度尺、鉛垂線、鉛筆、坐標(biāo)紙、鐵架臺(tái)2實(shí)驗(yàn)步驟(1)按圖1甲所示安裝實(shí)驗(yàn)裝置，使斜槽末端水平(小球在斜槽末端恰好靜止)圖1(2)以水平槽末端端口上小球球心位置為坐標(biāo)原點(diǎn)o，過(guò)o點(diǎn)畫出豎直的y軸和水平的x軸(3)使小球從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下，把筆尖放在小球可能經(jīng)過(guò)的位置上，如果小球運(yùn)動(dòng)中碰到筆尖，就用鉛筆在該位置畫上一點(diǎn)用同樣方法，在小球運(yùn)動(dòng)路線上描下若干點(diǎn)(4)將白紙從木板上取下，從o點(diǎn)開始通過(guò)畫出的若干點(diǎn)描出一條平滑的曲線，如圖乙所示3注意事項(xiàng)(1)實(shí)驗(yàn)中必須調(diào)整斜槽末端的切線水平(將小球放在斜槽末端水平部分，若小球靜止，則斜槽末端水平)(2)方木板必須處于豎直平面內(nèi)，固定時(shí)要用鉛垂線檢查坐標(biāo)紙豎線是否豎直(3)小球每次必須從斜槽上同一位置由靜止釋放(4)坐標(biāo)原點(diǎn)不是槽口的端點(diǎn)，應(yīng)是小球出槽口時(shí)球心在木板上的投影點(diǎn)(5)小球開始滾下的位置高度要適中，以使小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡由坐標(biāo)紙的左上角一直到達(dá)右下角為宜圖24.噴水法如圖2所示，倒置的飲料瓶?jī)?nèi)裝著水，瓶塞內(nèi)插著兩根兩端開口的細(xì)管，其中一根彎成水平，且水平端加接一段更細(xì)的硬管作為噴嘴水從噴嘴中射出，在空中形成彎曲的細(xì)水柱，它顯示了平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡設(shè)法將它描在其后的紙上，進(jìn)行分析處理5頻閃照相法數(shù)碼相機(jī)每秒拍下小球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)的十幾幀或幾十幀照片，將照片上不同時(shí)刻的小球的位置連成平滑曲線便得到了小球的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖3所示圖3二、計(jì)算平拋運(yùn)動(dòng)的初速度計(jì)算平拋運(yùn)動(dòng)的初速度可以分為兩種情況1平拋軌跡完整(即含有拋出點(diǎn))在軌跡上任取一點(diǎn)，測(cè)出該點(diǎn)離原點(diǎn)的水平位移x及豎直位移y，就可求出初速度v0.因xv0t，ygt2，故v0x .圖42平拋軌跡殘缺(即無(wú)拋出點(diǎn))在軌跡上任取三點(diǎn)a、b、c(如圖4所示)，使a、b間及b、c間的水平距離相等，由平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可知小球通過(guò)a、b間與b、c間所用時(shí)間相等，設(shè)為t，則hhbchabgt2所以t 所以初速度v0x 例1在“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，可以描繪出小球平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)要步驟如下：圖5a讓小球多次從_釋放，在一張印有小方格的紙上記下小球經(jīng)過(guò)的一系列位置，如圖5中a、b、c、d所示b按實(shí)驗(yàn)原理圖安裝好器材，注意_，記下平拋初位置o點(diǎn)和過(guò)o點(diǎn)的豎直線c取下白紙，以o為原點(diǎn)，以豎直線為y軸建立坐標(biāo)系，用平滑曲線畫平拋運(yùn)動(dòng)小球的軌跡(1)完成上述步驟，將正確的答案填在橫線上(2)上述實(shí)驗(yàn)步驟的合理順序是_(3)已知圖中小方格的邊長(zhǎng)l1.25 cm，則小球平拋的初速度為v0_(用l、g表示)，其值是_(取g9.8 m/s2)(4)小球在b點(diǎn)的速度vb_.(用l、g表示)解析(1)這種方法，需讓小球重復(fù)同一個(gè)平拋運(yùn)動(dòng)多次，才能記錄出小球的一系列位置，故必須讓小球每次由同一位置靜止釋放斜槽末端切線水平，小球才會(huì)做平拋運(yùn)動(dòng)(3)由xat2得兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔t，所以小球的初速度v02代入數(shù)據(jù)得v00.71 m/s(4)vby由vb得vb 答案(1)同一位置靜止斜槽末端水平(2)b、a、c(3)20.71 m/s(4)例2在“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，為了確定小球不同時(shí)刻在空中所處的位置，實(shí)驗(yàn)時(shí)用了如圖6所示的裝置先將斜槽軌道的末端調(diào)整至水平，在一塊平整的木板表面釘上白紙和復(fù)寫紙將該木板豎直立于水平地面上，使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放，小球撞到木板并在白紙上留下痕跡a；將木板向遠(yuǎn)離槽口方向平移距離x，再使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放，小球撞在木板上得到痕跡b；又將木板再向遠(yuǎn)離槽口方向平移距離x，小球再?gòu)男辈凵暇o靠擋板處由靜止釋放，再得到痕跡c，若測(cè)得木板每次移動(dòng)距離x10.00 cm，a、b間距離y15.02 cm，b、c間距離y214.82 cm.請(qǐng)回答下列問題：(g取9.8 m/s2)圖6(1)每次都要使小球從斜槽上緊靠擋板處由靜止釋放是為了_.(2)根據(jù)以上直接測(cè)量的物理量求得小球初速度的表達(dá)式為v0_(用題中所給字母表示)(3)小球初速度的測(cè)量值為_m/s.解析(1)為了保證小球每次做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度相同(2)由題意知，小球從a到b、b到c所用的時(shí)間相等，設(shè)為t，由ygt2得t 又xv0t，所以v0x .(3)代入數(shù)據(jù)得v01.00 m/s答案(1)見解析(2)x (3)1.001(雙選)在探究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律時(shí)，可以選用如圖7所示的各種裝置圖，則以下操作合理的是()圖7a選用裝置圖甲研究平拋物體的豎直分運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)該用眼睛看a、b兩球是否同時(shí)落地b選用裝置圖乙并要獲得穩(wěn)定的細(xì)水柱顯示出平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，豎直管上端a一定要低于水面c選用裝置圖丙并要獲得鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，每次不一定從斜槽上同一位置由靜止釋放鋼球d除上述裝置外，還可以用數(shù)碼照相機(jī)拍攝鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)每秒15幀的錄像以獲得平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡答案bd解析小球下落的速度很快，運(yùn)動(dòng)時(shí)間很短，用眼睛很難準(zhǔn)確判斷出小球落地的先后順序，應(yīng)聽聲音，選項(xiàng)a不合理；豎直管的上端a應(yīng)低于水面，這是因?yàn)樨Q直管與空氣相通，a處的壓強(qiáng)始終等于大氣壓，不受瓶?jī)?nèi)水面高低的影響，因此可以得到穩(wěn)定的細(xì)水柱，選項(xiàng)b正確；只有從同一位置由靜止釋放鋼球，鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度才相同，選項(xiàng)c錯(cuò)誤；獲得每秒15幀的錄像就等同于做平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)時(shí)描方格圖的方法，同樣可以探究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，選項(xiàng)d正確圖82.試根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)原理設(shè)計(jì)測(cè)量彈射器彈丸出射初速度的實(shí)驗(yàn)方法提供的實(shí)驗(yàn)器材有：彈射器(含彈丸，如圖8所示)、鐵架臺(tái)(帶有夾具)、米尺(1)畫出實(shí)驗(yàn)示意圖(2)在安裝彈射器時(shí)應(yīng)注意：_.(3)實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的物理量(在畫出的示意圖中用字母標(biāo)出)：_.(4)由于彈射器每次射出的彈丸初速度不可能完全相等，在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)采取的方法是_(5)計(jì)算公式為_答案見解析解析(1)如圖所示(2)安裝時(shí)要注意彈射器應(yīng)固定，且彈射器發(fā)射方向應(yīng)保持水平(3)實(shí)驗(yàn)中需測(cè)量彈丸射出的水平距離x和彈射器與水平地面的高度差h.(4)在彈射器高度不變的情況下多次實(shí)驗(yàn)，取x1、x2、xn的平均值作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(5)v彈丸 .1(單選)在“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，為了求平拋物體的初速度，需直接測(cè)的數(shù)據(jù)有()小球開始滾下的高度小球在空中飛行的時(shí)間運(yùn)動(dòng)軌跡上某點(diǎn)p的水平坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡上某點(diǎn)p的豎直坐標(biāo)a bc d答案c解析由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，豎直方向ygt2，水平方向xv0t，因此v0x ，可見只要測(cè)得軌跡上某點(diǎn)p的水平坐標(biāo)x和豎直坐標(biāo)y，就可求出初速度v0，故c項(xiàng)正確2(單選)下列哪些因素會(huì)使“研究平拋運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)的誤差增大()a小球與斜槽之間有摩擦b安裝斜槽時(shí)其末端水平c建立坐標(biāo)系時(shí)，以斜槽末端端口位置為坐標(biāo)原點(diǎn)d根據(jù)曲線計(jì)算平拋運(yùn)動(dòng)的初速度時(shí)，在曲線上取作計(jì)算的點(diǎn)離原點(diǎn)o較遠(yuǎn)答案c圖13.(單選)利用如圖1所示的裝置研究平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，讓小球多次沿同一軌跡運(yùn)動(dòng)，通過(guò)描點(diǎn)法畫小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，為了能較準(zhǔn)確地描繪運(yùn)動(dòng)軌跡，下面列出了一些操作要求，將你認(rèn)為不正確的選項(xiàng)前面的字母填在橫線上：_.a通過(guò)調(diào)節(jié)使斜槽的末端保持水平b每次釋放小球的位置必須不同c每次必須在斜槽上的同一位置由靜止釋放小球d小球運(yùn)動(dòng)時(shí)不應(yīng)與木板上的白紙(或坐標(biāo)紙)相接觸答案b解析要使小球做平拋運(yùn)動(dòng)，斜槽軌道末端必須水平，a正確要使小球每次拋出的初速度相等，釋放小球時(shí)必須在斜槽上同一位置由靜止釋放，b不正確，c正確小球離開軌道后，僅受重力作用才做平拋運(yùn)動(dòng)，不能有摩擦，d正確4(單選)某物理實(shí)驗(yàn)小組利用如圖2所示裝置測(cè)量小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度在地面上沿拋出的速度方向水平放置一把刻度尺，讓懸掛在拋出點(diǎn)處的重錘的投影落在刻度尺的零刻度線上，則利用小球在刻度尺上的落點(diǎn)位置，就可以直觀地得到小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度下列各圖表示四位同學(xué)在刻度尺旁邊分別制作出的速度標(biāo)尺(圖中p點(diǎn)為重錘的投影位置)，其中可能正確的是()圖2答案a解析設(shè)小球做平拋運(yùn)動(dòng)的豎直高度為h，由hgt2，得t；在水平方向有xv0t，即平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移xv0，可見x與v0成正比，在速度標(biāo)尺上的速度值應(yīng)該是均勻分布的，選項(xiàng)a正確5(1)下面是通過(guò)描點(diǎn)法畫小球平拋運(yùn)動(dòng)軌跡的一些操作要求，將你認(rèn)為不正確的選項(xiàng)前面的字母填在橫線上_a通過(guò)調(diào)節(jié)使斜槽的末端切線保持水平b每次釋放小球的位置必須相同c記錄小球位置用的凹槽每次必須嚴(yán)格等距離下降d每次必須由靜止釋放小球e小球運(yùn)動(dòng)時(shí)不應(yīng)與木板上的白紙相接觸f將小球的位置記錄在紙上后，取下紙，用直尺將各位置點(diǎn)連成折線(2)在“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，得到的軌跡如圖3所示，其中o點(diǎn)為平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及圖中給出的數(shù)據(jù)，可計(jì)算出小球平拋的初速度v0_ m/s.(g取9.8 m/s2)圖3答案(1)c、f(2)1.60解析(1)斜槽末端水平，小球離開斜槽后才做平拋運(yùn)動(dòng)，a正確；為保證小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度相同，每次釋放小球時(shí)應(yīng)使小球在斜槽上的同一位置且由靜止釋放，b、d正確；記錄小球位置用的凹槽沒有必要嚴(yán)格等距離下降，只要能多記下幾個(gè)位置，能較準(zhǔn)確地描繪出平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡即可，c錯(cuò)誤；小球運(yùn)動(dòng)時(shí)若與木板上的白紙相接觸，則有摩擦力作用，小球?qū)⒉蛔銎綊佭\(yùn)動(dòng)，e正確；將球的位置記錄在紙上后，取下紙，用平滑的曲線連接即可得到平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡，f錯(cuò)誤(2)做平拋運(yùn)動(dòng)的物體在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)，根據(jù)xv0t，ygt2得v0x，代入兩點(diǎn)的坐標(biāo)得v01x10.32 m/s1.60 m/sv02x20.48 m/s1.60 m/s則v01.60 m/s6某同學(xué)采用如圖4甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置做“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)圖4(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)下列哪些操作是必須的_(填序號(hào))將斜槽軌道的末端調(diào)成水平用天平稱出小球的質(zhì)量每次都要讓小球從同一位置由靜止開始運(yùn)動(dòng)(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)此同學(xué)忘記在白紙上記錄小球拋出點(diǎn)的位置，于是他根據(jù)實(shí)驗(yàn)中記錄的點(diǎn)跡描出運(yùn)動(dòng)軌跡曲線后，在該段曲線上任取水平距離均為x20.00 cm的三點(diǎn)a、b、c，如圖乙所示，其中相鄰兩點(diǎn)間的豎直距離分別為y110.00 cm，y220.00 cm.小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受空氣阻力忽略不計(jì)請(qǐng)你根據(jù)以上數(shù)據(jù)幫助他計(jì)算出小球初速度v0_ m/s.(g取10 m/s2)答案(1)(2)2.00解析(1)為了保證小球離開斜槽時(shí)的速度沿水平方向，斜槽的末端要調(diào)整成水平，對(duì)該實(shí)驗(yàn)不用測(cè)小球的質(zhì)量，錯(cuò)為了保證小球每次離開斜槽時(shí)的速度都相同，每次都要讓小球從斜槽上同一位置由靜止開始運(yùn)動(dòng)，對(duì)(2)由于xabxbcx20.00 cm，所以小球從a運(yùn)動(dòng)到b與從b運(yùn)動(dòng)到c的時(shí)間相同，設(shè)此時(shí)間為t.據(jù)y2y1gt2得t s0.1 s故初速度v0 m/s2.00 m/s.7(1)平拋物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以概括為兩點(diǎn)：水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)；豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)如圖5所示為研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置，現(xiàn)把兩個(gè)小鐵球分別吸在電磁鐵c、e上，然后切斷電磁鐵c的電源，使一個(gè)小鐵球從軌道a射出，并在射出時(shí)碰到碰撞開關(guān)s，使電磁鐵e斷電釋放它吸著的小鐵球，兩鐵球同時(shí)落到地面這個(gè)實(shí)驗(yàn)()圖5a只能說(shuō)明上述規(guī)律中的第條b只能說(shuō)明上述規(guī)律中的第條c不能說(shuō)明上述規(guī)律中的任何一條d能同時(shí)說(shuō)明上述兩條規(guī)律(2)做雜技表演的汽車從高臺(tái)水平飛出，在空中運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后著地一架相機(jī)通過(guò)多次曝光，拍攝得到汽車在著地前后一段時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)照片，如圖6所示(虛線為正方形格子)圖6已知汽車長(zhǎng)度為3.6 m，相鄰兩次曝光的時(shí)間間隔相等，第三個(gè)像是剛好著地的時(shí)刻，由照片可以推算出汽車離開高臺(tái)時(shí)的瞬時(shí)速度大小為_ m/s，高臺(tái)離地面的高度為_ m(取g10 m/s2)答案(1)b(2)12