高考物理 實(shí)驗(yàn)4研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)課件 新人教版

1、n自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)n一、實(shí)驗(yàn)原理一、實(shí)驗(yàn)原理n 平拋物體的運(yùn)動(dòng)可以看作是兩個(gè)分運(yùn)平拋物體的運(yùn)動(dòng)可以看作是兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)：一個(gè)是水平方向的動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)：一個(gè)是水平方向的 運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)是豎直方向的運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)是豎直方向的 n 運(yùn)動(dòng)使小球做平拋運(yùn)動(dòng)，利用運(yùn)動(dòng)使小球做平拋運(yùn)動(dòng)，利用描跡法描出小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，即小球做平拋描跡法描出小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，即小球做平拋運(yùn)動(dòng)的曲線，建立坐標(biāo)系，測(cè)出曲線上的某運(yùn)動(dòng)的曲線，建立坐標(biāo)系，測(cè)出曲線上的某一點(diǎn)的坐標(biāo)一點(diǎn)的坐標(biāo)x和和y，根據(jù)重力加速度，根據(jù)重力加速度g的數(shù)值，的數(shù)值，利用公式利用公式y(tǒng)gt2/2，求出小球的飛行時(shí)間，求出小球的飛行時(shí)間t，再利用再利用勻速直線勻

2、速直線自由落體自由落體n公式公式xv0t，求出小球的水平分速度，即為，求出小球的水平分速度，即為小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度 n二、實(shí)驗(yàn)器材二、實(shí)驗(yàn)器材n斜槽斜槽，豎直固定在鐵架臺(tái)上的木板，鉛筆，豎直固定在鐵架臺(tái)上的木板，鉛筆，白紙，圖釘，小球，白紙，圖釘，小球， ，重垂線，重垂線n三、實(shí)驗(yàn)步驟三、實(shí)驗(yàn)步驟n 1安裝調(diào)整斜槽：用圖釘把白紙釘在豎安裝調(diào)整斜槽：用圖釘把白紙釘在豎直板上，在木板的左上角固定斜槽，可用平直板上，在木板的左上角固定斜槽，可用平衡法調(diào)整斜槽，即將小球輕放在斜槽平直部衡法調(diào)整斜槽，即將小球輕放在斜槽平直部分的末端處，能使小球在平直軌道上的分的末端處，能使小球

3、在平直軌道上的 位置靜止，就表明斜槽末端的水平已調(diào)好位置靜止，就表明斜槽末端的水平已調(diào)好刻度尺刻度尺任意任意n2調(diào)整木板：用懸掛在槽口的重垂線把木調(diào)整木板：用懸掛在槽口的重垂線把木板調(diào)整到豎直方向，并使木板平面與小球下板調(diào)整到豎直方向，并使木板平面與小球下落的豎直面平行然后把重垂線方向記錄到落的豎直面平行然后把重垂線方向記錄到釘在木板上的白紙上，固定木板，使在重復(fù)釘在木板上的白紙上，固定木板，使在重復(fù)實(shí)驗(yàn)的過程中，木板與斜槽的相對(duì)位置保持實(shí)驗(yàn)的過程中，木板與斜槽的相對(duì)位置保持不變不變n3確定坐標(biāo)原點(diǎn)確定坐標(biāo)原點(diǎn)O：把小球放在槽口處，：把小球放在槽口處，用鉛筆記下球在槽口時(shí)球心在木板上用鉛筆記下

4、球在槽口時(shí)球心在木板上的的 ，O點(diǎn)即為坐標(biāo)原點(diǎn)點(diǎn)即為坐標(biāo)原點(diǎn)水平投影點(diǎn)水平投影點(diǎn)On4描繪運(yùn)動(dòng)軌跡：讓小球從斜槽上一個(gè)描繪運(yùn)動(dòng)軌跡：讓小球從斜槽上一個(gè) 位置自由下滑，用眼睛粗略地確定做平拋運(yùn)位置自由下滑，用眼睛粗略地確定做平拋運(yùn)動(dòng)的小球在某一動(dòng)的小球在某一x值處值處(如如x1cm)的的y值，值，再用鉛筆較準(zhǔn)確地確定小球通過的位置，并再用鉛筆較準(zhǔn)確地確定小球通過的位置，并在坐標(biāo)紙上記下這一點(diǎn)在坐標(biāo)紙上記下這一點(diǎn)n用同樣的方法，找出小球平拋軌跡上的一系用同樣的方法，找出小球平拋軌跡上的一系列位置列位置n用平滑的曲線把所記下的小球通過的位置連用平滑的曲線把所記下的小球通過的位置連接起來就得出小球做平

5、拋運(yùn)動(dòng)的軌跡接起來就得出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡確定的確定的n5測(cè)量記錄數(shù)據(jù)：以測(cè)量記錄數(shù)據(jù)：以O(shè)點(diǎn)為原點(diǎn)畫出豎直點(diǎn)為原點(diǎn)畫出豎直向下的向下的y軸和水平向右的軸和水平向右的x軸，并在曲線上選軸，并在曲線上選取取A、B、C、D、E、F六個(gè)不同的點(diǎn)，用六個(gè)不同的點(diǎn)，用刻度尺和三角板測(cè)出它們的坐標(biāo)刻度尺和三角板測(cè)出它們的坐標(biāo)x和和y，記錄，記錄在設(shè)計(jì)的表格內(nèi)在設(shè)計(jì)的表格內(nèi)n6計(jì)算初速度：用公式計(jì)算初速度：用公式 和和 計(jì)算出小球的初速度計(jì)算出小球的初速度v0，最后計(jì)算出，最后計(jì)算出v0的平的平均值，并將有關(guān)數(shù)據(jù)記入表格內(nèi)均值，并將有關(guān)數(shù)據(jù)記入表格內(nèi)xv0ty gt2n深化拓展深化拓展n一、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)一

6、、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)n1實(shí)驗(yàn)中必須保持通過斜槽末端點(diǎn)的切線實(shí)驗(yàn)中必須保持通過斜槽末端點(diǎn)的切線水平，木板必須處在豎直面內(nèi)且與小球運(yùn)動(dòng)水平，木板必須處在豎直面內(nèi)且與小球運(yùn)動(dòng)軌跡所在的豎直平面平行，并使小球的運(yùn)動(dòng)軌跡所在的豎直平面平行，并使小球的運(yùn)動(dòng)靠近圖板但不接觸靠近圖板但不接觸n2小球必須每次從斜槽上同一位置由靜止小球必須每次從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下，即在斜槽上固定一個(gè)擋板，每次都從滾下，即在斜槽上固定一個(gè)擋板，每次都從擋板位置釋放小球擋板位置釋放小球n3坐標(biāo)原點(diǎn)坐標(biāo)原點(diǎn)(小球做平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)小球做平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn))不是不是槽口的端點(diǎn)，應(yīng)是小球在槽口時(shí)，球心在木槽口的端點(diǎn)，應(yīng)是小球在槽口時(shí)，球心在木板

7、上的水平投影點(diǎn)板上的水平投影點(diǎn)n4要在斜槽上適當(dāng)?shù)母叨柔尫判∏?，使它要在斜槽上適當(dāng)?shù)母叨柔尫判∏?，使它以適當(dāng)?shù)乃匠跛俣葤伋?，其軌跡由圖板左以適當(dāng)?shù)乃匠跛俣葤伋觯滠壽E由圖板左上角到達(dá)右下角；要在平拋軌跡上選取距上角到達(dá)右下角；要在平拋軌跡上選取距O點(diǎn)遠(yuǎn)一些的點(diǎn)來計(jì)算小球的初速度，這樣可點(diǎn)遠(yuǎn)一些的點(diǎn)來計(jì)算小球的初速度，這樣可以減小測(cè)量誤差以減小測(cè)量誤差n二、實(shí)驗(yàn)誤差分析二、實(shí)驗(yàn)誤差分析n1安裝斜槽時(shí)，其末端不水平安裝斜槽時(shí)，其末端不水平n2小球做平拋運(yùn)動(dòng)受空氣阻力影響，宜用小球做平拋運(yùn)動(dòng)受空氣阻力影響，宜用密度大的金屬小球密度大的金屬小球n3小球每次滾下的初位置不盡相同小球每次滾下的初位置不

8、盡相同n4建立坐標(biāo)系時(shí)，可能誤將斜槽末端端口建立坐標(biāo)系時(shí)，可能誤將斜槽末端端口作為坐標(biāo)原點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)n針對(duì)訓(xùn)練針對(duì)訓(xùn)練n圖甲是圖甲是“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)裝的實(shí)驗(yàn)裝置圖，圖乙是實(shí)驗(yàn)后在白紙上作的圖和所測(cè)置圖，圖乙是實(shí)驗(yàn)后在白紙上作的圖和所測(cè)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)n(1)在圖甲上標(biāo)出在圖甲上標(biāo)出O點(diǎn)及點(diǎn)及Ox軸、軸、Oy軸，并說軸，并說明這兩條坐標(biāo)軸是如何作出的明這兩條坐標(biāo)軸是如何作出的n(2)說明判斷槽口切線是否水平的方法說明判斷槽口切線是否水平的方法n(3)實(shí)驗(yàn)過程中釋放小球時(shí)應(yīng)注意什么？實(shí)驗(yàn)過程中釋放小球時(shí)應(yīng)注意什么？n(4)根據(jù)圖乙中給出的數(shù)據(jù)，計(jì)算出此平拋根據(jù)圖乙中給出的數(shù)

9、據(jù)，計(jì)算出此平拋運(yùn)動(dòng)的初速度運(yùn)動(dòng)的初速度v0.(取取g9.8m/s2)n答案：答案：(1)利用拴在槽口處的重垂線作出利用拴在槽口處的重垂線作出Oy軸，軸，Ox軸與軸與Oy軸垂直軸垂直n(2)將小球放在槽口的水平部分，小球既不將小球放在槽口的水平部分，小球既不向里滾，也不向外滾，說明槽口末端是水平向里滾，也不向外滾，說明槽口末端是水平的的n(3)應(yīng)注意每次小球都從軌道同一位置由靜應(yīng)注意每次小球都從軌道同一位置由靜止釋放止釋放n(4)利用利用B點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算n【例【例1】在做研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，讓在做研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，讓小球多次沿同一軌道運(yùn)動(dòng)，通過描點(diǎn)法畫出小球多次沿同一軌道運(yùn)動(dòng)，通過

10、描點(diǎn)法畫出小球平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡小球平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡n(1)為了能較準(zhǔn)確地描繪運(yùn)動(dòng)軌跡，下面列為了能較準(zhǔn)確地描繪運(yùn)動(dòng)軌跡，下面列出一些操作要求，將你認(rèn)為正確的選項(xiàng)的字出一些操作要求，將你認(rèn)為正確的選項(xiàng)的字母代號(hào)填在橫線上：母代號(hào)填在橫線上：_.na通過調(diào)節(jié)使斜槽的末端保持水平通過調(diào)節(jié)使斜槽的末端保持水平nb每次釋放小球的位置必須不同每次釋放小球的位置必須不同nc每次必須由靜止釋放小球每次必須由靜止釋放小球nd記錄小球位置時(shí)每次改變的記錄小球位置時(shí)每次改變的x值必須相值必須相同同ne小球運(yùn)動(dòng)時(shí)不應(yīng)與木板上的坐標(biāo)紙相接小球運(yùn)動(dòng)時(shí)不應(yīng)與木板上的坐標(biāo)紙相接觸觸nf取下坐標(biāo)紙，將球的各位置用直尺將點(diǎn)取下坐標(biāo)紙

11、，將球的各位置用直尺將點(diǎn)連成折線連成折線n(2)若用一張印有小方格的紙記錄軌跡，小若用一張印有小方格的紙記錄軌跡，小方格的邊長(zhǎng)為方格的邊長(zhǎng)為L(zhǎng)1.25cm，小球在平拋運(yùn)動(dòng)，小球在平拋運(yùn)動(dòng)途中的幾個(gè)位置如圖中的途中的幾個(gè)位置如圖中的a、b、c、d所示，所示，則小球平拋的初速度的計(jì)算式為則小球平拋的初速度的計(jì)算式為v0_(用用L、g表示表示)，其值是，其值是_；小球在；小球在b點(diǎn)的速度大小為點(diǎn)的速度大小為_(取取g9.8m/s2)n思路點(diǎn)拔思路點(diǎn)拔(1)在探究過程中要注意到平拋在探究過程中要注意到平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的特點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的特點(diǎn)等時(shí)性、獨(dú)立性、豎直等時(shí)性、獨(dú)立性、豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)等等，才能有

12、效地做好方向做自由落體運(yùn)動(dòng)等等，才能有效地做好實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)(2)在豎直方向上滿足勻變速運(yùn)動(dòng)的在豎直方向上滿足勻變速運(yùn)動(dòng)的一切規(guī)律，在水平方向相等時(shí)間經(jīng)過的位移一切規(guī)律，在水平方向相等時(shí)間經(jīng)過的位移相等相等n解析解析(1)只有斜槽的末端保持水平，小球只有斜槽的末端保持水平，小球才具有水平初速度，其運(yùn)動(dòng)才是平拋運(yùn)動(dòng)，才具有水平初速度，其運(yùn)動(dòng)才是平拋運(yùn)動(dòng)，故故a對(duì)；每次從斜槽上同一高度處由靜止釋對(duì)；每次從斜槽上同一高度處由靜止釋放小球，是為了使小球有相同的初速度，故放小球，是為了使小球有相同的初速度，故b錯(cuò)，錯(cuò)，c對(duì)；如果小球在運(yùn)動(dòng)過程中與木板對(duì)；如果小球在運(yùn)動(dòng)過程中與木板上的坐標(biāo)紙接觸，就會(huì)改變它的運(yùn)

13、動(dòng)，便不上的坐標(biāo)紙接觸，就會(huì)改變它的運(yùn)動(dòng)，便不是平拋運(yùn)動(dòng)，故是平拋運(yùn)動(dòng)，故e對(duì)；對(duì)對(duì)；對(duì)d選項(xiàng)，每次改變選項(xiàng)，每次改變的的x值不一定相同；對(duì)值不一定相同；對(duì)f選項(xiàng)，不應(yīng)連成折線，選項(xiàng)，不應(yīng)連成折線，應(yīng)連成平滑的曲線應(yīng)連成平滑的曲線n(2)因小球在水平方向的運(yùn)動(dòng)為勻速直線運(yùn)因小球在水平方向的運(yùn)動(dòng)為勻速直線運(yùn)動(dòng)，由圖中可看出相鄰兩點(diǎn)的水平位移均為動(dòng)，由圖中可看出相鄰兩點(diǎn)的水平位移均為2L，故每相鄰兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔是相等，故每相鄰兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔是相等的，設(shè)為的，設(shè)為T，由于平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向是自，由于平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向是自由落體運(yùn)動(dòng)，在水平方向是勻速直線運(yùn)動(dòng)，由落體運(yùn)動(dòng)，在水平方向是勻速直線運(yùn)

14、動(dòng)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)可知：根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)可知：n小球在小球在b點(diǎn)的豎直分速度點(diǎn)的豎直分速度 (利利用中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于整段時(shí)間的平均用中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于整段時(shí)間的平均速度規(guī)律速度規(guī)律)，小球在，小球在b點(diǎn)的速度點(diǎn)的速度 n總結(jié)提升總結(jié)提升對(duì)實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)原理的理解和實(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)原理的理解和實(shí)驗(yàn)器材的正確使用是做好實(shí)驗(yàn)必需的，對(duì)于驗(yàn)器材的正確使用是做好實(shí)驗(yàn)必需的，對(duì)于第第(2)問，求平拋物體的初速度，要注意觀問，求平拋物體的初速度，要注意觀察圖中察圖中a、b、c、d的位置關(guān)系，可以看出：的位置關(guān)系，可以看出：相鄰兩點(diǎn)間的水平位移相等，豎直位移之比相鄰兩點(diǎn)間的水平位移相等，豎直位移之比為為12

15、3，從而可斷定，從而可斷定a點(diǎn)不是拋出點(diǎn)，點(diǎn)不是拋出點(diǎn)，不能用不能用 來求初速度平拋運(yùn)動(dòng)來求初速度平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上的分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)，所在豎直方向上的分運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)，所以通常由勻加速直線運(yùn)動(dòng)在連續(xù)相等的時(shí)間以通常由勻加速直線運(yùn)動(dòng)在連續(xù)相等的時(shí)間內(nèi)的位移差是一個(gè)常量，即內(nèi)的位移差是一個(gè)常量，即sat2這個(gè)推這個(gè)推論來求時(shí)間論來求時(shí)間n(2009全國(guó)全國(guó))某同學(xué)利用圖某同學(xué)利用圖1所示裝置做所示裝置做“研究平拋運(yùn)動(dòng)研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在的實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果在坐標(biāo)紙上描出了小球水平拋出后的運(yùn)動(dòng)軌跡，坐標(biāo)紙上描出了小球水平拋出后的運(yùn)動(dòng)軌跡，但不慎將畫有軌跡圖線的坐標(biāo)紙丟失了

16、一部但不慎將畫有軌跡圖線的坐標(biāo)紙丟失了一部分，剩余部分如圖分，剩余部分如圖2所示圖所示圖2中水平方向與中水平方向與豎直方向每小格的長(zhǎng)度均代表豎直方向每小格的長(zhǎng)度均代表0.10m，P1、P2和和P3是軌跡圖線上的是軌跡圖線上的3個(gè)點(diǎn)，個(gè)點(diǎn)，P1和和P2、P2和和P3之間的水平距離相等之間的水平距離相等n完成下列填空：完成下列填空：(重力加速度取重力加速度取9.8m/s2)n(1)設(shè)設(shè)P1、P2和和P3的橫坐標(biāo)分別為的橫坐標(biāo)分別為x1、x2和和x3，縱坐標(biāo)分別為縱坐標(biāo)分別為y1、y2和和y3.從圖從圖2中可讀出中可讀出|y1y2|_m，|y1y3|_m，|x1x2|_m(保留兩位小數(shù)保留兩位小數(shù))

17、n(2)若已測(cè)知拋出后小球在水平方向上做勻若已測(cè)知拋出后小球在水平方向上做勻速運(yùn)動(dòng)，利用速運(yùn)動(dòng)，利用(1)中讀取的數(shù)據(jù)，求出小球中讀取的數(shù)據(jù)，求出小球從從P1運(yùn)動(dòng)到運(yùn)動(dòng)到P2所用的時(shí)間為所用的時(shí)間為_s，小球拋出后的水平速度為小球拋出后的水平速度為_m/s(均可用根號(hào)表均可用根號(hào)表示示)n(3)已測(cè)得小球拋出前下滑的高度為已測(cè)得小球拋出前下滑的高度為0.50m，設(shè)設(shè)E1和和E2分別為開始下滑時(shí)和拋出時(shí)的機(jī)械分別為開始下滑時(shí)和拋出時(shí)的機(jī)械能，則小球從開始下滑到拋出的過程中機(jī)械能，則小球從開始下滑到拋出的過程中機(jī)械能的相對(duì)損失能的相對(duì)損失 100%_%(保留兩位有效數(shù)保留兩位有效數(shù)字字)n解析：解

18、析：本題主要考查平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證機(jī)本題主要考查平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證機(jī)械能守恒等知識(shí)點(diǎn)；意在考查考生的實(shí)驗(yàn)操械能守恒等知識(shí)點(diǎn)；意在考查考生的實(shí)驗(yàn)操作能力，讀取數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理能力及處理實(shí)作能力，讀取數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理能力及處理實(shí)際問題的能力際問題的能力n(1)由圖中直接讀數(shù)得由圖中直接讀數(shù)得|y1y2|0.61m，|y1y3|1.61m，|x3x2|x2x1|60.100.60(m)n(2)因?yàn)槠綊佭\(yùn)動(dòng)是由水平方向的勻速直線因?yàn)槠綊佭\(yùn)動(dòng)是由水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)組成，由于運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)組成，由于 可以斷定可以斷定 P1不是平拋起點(diǎn)，且豎直方向前不是平拋起點(diǎn)，且豎直方向前面還有一段位移一定為面還有一段位移一定為h1 0.20m， n所以由所以由P1運(yùn)動(dòng)到運(yùn)動(dòng)到P2的時(shí)間也為的時(shí)間也為0.2s，平拋初，平拋初速度速度n(3)E1mgh， 則小球從開始下則小球從開始下滑到拋出的過程中機(jī)械能的相對(duì)損失為滑到拋出的過程中機(jī)械能的相對(duì)損失為 n答案：答案：(1)0.611.610.60(2)0.2