平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)

1、第五章 曲線運(yùn)動(dòng) 第三節(jié) 實(shí)驗(yàn)：研究平拋運(yùn)動(dòng)人教版必修人教版必修2一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?用實(shí)驗(yàn)方法描出平拋物體的運(yùn)動(dòng)軌跡。用實(shí)驗(yàn)方法描出平拋物體的運(yùn)動(dòng)軌跡。2從實(shí)驗(yàn)軌跡求平拋物體的初速度。從實(shí)驗(yàn)軌跡求平拋物體的初速度。二、實(shí)驗(yàn)器材二、實(shí)驗(yàn)器材斜槽，鐵架臺(tái)，木板，白紙，小球，圖釘，斜槽，鐵架臺(tái)，木板，白紙，小球，圖釘，鉛筆，鉛筆，有孔有孔的卡片的卡片，刻度尺，重錘線。，刻度尺，重錘線。xvt 212ygt 三、實(shí)驗(yàn)原理三、實(shí)驗(yàn)原理用描跡法用描跡法 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)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)：一是水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)是動(dòng)：一是水平方向的勻速直線

2、運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)是豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)。令小球做平拋運(yùn)動(dòng)，豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)。令小球做平拋運(yùn)動(dòng)，利用描跡法描出小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，即小球做平利用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。拋運(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)測(cè)出曲線上的某一點(diǎn)的坐標(biāo)x和和y，根據(jù)重力加，根據(jù)重力加速度速度g的數(shù)值、利用公式的數(shù)值、利用公式 求出小球飛行求出小球飛行時(shí)間時(shí)間t，再利用公式，再利用公式 ，求出小球的水平分，求出小球的水平分速度速度 ，即為小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度。，即為小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度。2gvxh 四、實(shí)驗(yàn)步驟四、實(shí)驗(yàn)步驟1、安裝調(diào)整斜槽：用圖釘、安裝調(diào)整斜槽：用圖

3、釘把白紙釘在豎直板上，在木把白紙釘在豎直板上，在木板的左上角固定斜槽，可用板的左上角固定斜槽，可用平衡法調(diào)整斜槽，即將小球平衡法調(diào)整斜槽，即將小球輕放在斜槽平直部分的末端輕放在斜槽平直部分的末端處，能使小球在平直軌道上處，能使小球在平直軌道上的任意位置靜止，就表明水的任意位置靜止，就表明水平已調(diào)好。平已調(diào)好。2、調(diào)整木板：用懸掛在槽口的、調(diào)整木板：用懸掛在槽口的重錘線重錘線把木板調(diào)把木板調(diào)整到整到豎直豎直方向、并使木板平面與小球下落的豎方向、并使木板平面與小球下落的豎直面直面平行平行。然后。然后把重錘線方向把重錘線方向記錄到釘在木板記錄到釘在木板的白紙上，固定木板，使在重復(fù)實(shí)驗(yàn)的過程中，的白紙

4、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)位置保持不變。木板與斜槽的相對(duì)位置保持不變。3、確定坐標(biāo)原點(diǎn)、確定坐標(biāo)原點(diǎn)O：把小：把小球放在槽口處，用鉛筆記下球放在槽口處，用鉛筆記下球在槽口時(shí)球心在白紙上的球在槽口時(shí)球心在白紙上的水平投影點(diǎn)水平投影點(diǎn)O，O即為坐標(biāo)即為坐標(biāo)原點(diǎn)。原點(diǎn)。4、描繪運(yùn)動(dòng)軌跡：在木板的平面上用手按住卡片，使、描繪運(yùn)動(dòng)軌跡：在木板的平面上用手按住卡片，使卡片上有孔的一面保持水平，調(diào)整卡片的位置，使從槽卡片上有孔的一面保持水平，調(diào)整卡片的位置，使從槽上滾下的小球正好穿過卡片的孔，而不擦碰孔的邊緣。上滾下的小球正好穿過卡片的孔，而不擦碰孔的邊緣。 用鉛筆在卡片缺口處的白

5、紙上點(diǎn)個(gè)黑點(diǎn)，這就在白用鉛筆在卡片缺口處的白紙上點(diǎn)個(gè)黑點(diǎn)，這就在白紙上記下了小球穿過孔時(shí)球心所對(duì)應(yīng)的位置。紙上記下了小球穿過孔時(shí)球心所對(duì)應(yīng)的位置。 保證小球每次保證小球每次從斜槽上的同一位置由靜止開始滑下從斜槽上的同一位置由靜止開始滑下，用同樣的方法，可找出小球平拋軌跡上的一系列位置。用同樣的方法，可找出小球平拋軌跡上的一系列位置。5、計(jì)算初速度：計(jì)算初速度：取下白紙，以取下白紙，以O(shè)點(diǎn)為原點(diǎn)畫出豎直向點(diǎn)為原點(diǎn)畫出豎直向下的下的y軸和水平向右的軸和水平向右的x軸，用平滑的曲線把這些位置軸，用平滑的曲線把這些位置連接起來即得小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。連接起來即得小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。xy 用公式用公

6、式xv0t和和ygt2/2計(jì)計(jì)算出小球的初速度算出小球的初速度v0，最后，最后計(jì)算出計(jì)算出v0的平均值，并將有的平均值，并將有關(guān)數(shù)據(jù)記入表格內(nèi)。關(guān)數(shù)據(jù)記入表格內(nèi)。 在曲線上選取在曲線上選取A、B、C、D、E、F六個(gè)不同的點(diǎn)，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)用刻度尺和三角板測(cè)出它們的坐標(biāo)x和和y。五、注意事項(xiàng)有：五、注意事項(xiàng)有：斜槽末端的切線必須水平斜槽末端的切線必須水平。 方木板必須處在豎直面內(nèi)且與小球運(yùn)動(dòng)軌跡所在方木板必須處在豎直面內(nèi)且與小球運(yùn)動(dòng)軌跡所在的的豎直平面平行豎直平面平行，并使小球的運(yùn)動(dòng)靠近圖板但不接觸。，并使小球的運(yùn)動(dòng)靠近圖板但不接觸。 坐標(biāo)原點(diǎn)坐標(biāo)原點(diǎn)(小球做平拋運(yùn)

7、動(dòng)的起點(diǎn)小球做平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn))不是槽口的端點(diǎn)，不是槽口的端點(diǎn)，應(yīng)是小球在糟口時(shí)球的球心在木板上的水平投影點(diǎn)應(yīng)是小球在糟口時(shí)球的球心在木板上的水平投影點(diǎn)。如果是用白紙，則應(yīng)以如果是用白紙，則應(yīng)以小球在糟口時(shí)球的球心在木小球在糟口時(shí)球的球心在木板上的水平投影點(diǎn)板上的水平投影點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，在斜槽末端懸掛重錘為坐標(biāo)原點(diǎn)，在斜槽末端懸掛重錘線，先以重錘線方向確定線，先以重錘線方向確定y y軸方向，再用直角三角板軸方向，再用直角三角板畫出水平線作為畫出水平線作為x x軸，建立直角坐標(biāo)系。軸，建立直角坐標(biāo)系。每次小球應(yīng)從斜槽上的同一位置由靜止開始下滑每次小球應(yīng)從斜槽上的同一位置由靜止開始下滑。要在平拋軌道上

8、要在平拋軌道上選取距選取距O點(diǎn)遠(yuǎn)些的點(diǎn)點(diǎn)遠(yuǎn)些的點(diǎn)來計(jì)算球的初來計(jì)算球的初速度，這樣可使結(jié)果的誤差較小。速度，這樣可使結(jié)果的誤差較小。 例例1 1、在做、在做“研究平拋運(yùn)動(dòng)研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，讓小球多的實(shí)驗(yàn)時(shí)，讓小球多次沿同一軌道運(yùn)動(dòng)，通過描點(diǎn)法畫出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的次沿同一軌道運(yùn)動(dòng)，通過描點(diǎn)法畫出小球做平拋運(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)為正確的選項(xiàng)前面的字母填在橫線上：操作要求，將你認(rèn)為正確的選項(xiàng)前面的字母填在橫線上： A A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 B B每次釋放小球的位

9、置必須不同每次釋放小球的位置必須不同 CC每次必須由靜止釋放小球每次必須由靜止釋放小球 D D記錄小球位置用的木條記錄小球位置用的木條( (或凹槽或凹槽) )每次必須嚴(yán)格地等距每次必須嚴(yán)格地等距 離下降離下降 E E小球運(yùn)動(dòng)時(shí)不應(yīng)與木板上的白紙小球運(yùn)動(dòng)時(shí)不應(yīng)與木板上的白紙( (或方格紙或方格紙) )相觸相觸 F F將球的位置記錄在紙上后，取下紙，用直尺將點(diǎn)連將球的位置記錄在紙上后，取下紙，用直尺將點(diǎn)連 成折線成折線 A C E課堂練習(xí)課堂練習(xí)例例2 2、在研究平拋物體運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，如果小球每次、在研究平拋物體運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，如果小球每次從斜槽滾下的初始位置不同，則正確的是從斜槽滾下的初始位置不同

10、，則正確的是 （ ）A A小球平拋的初速度不同小球平拋的初速度不同B B小球每次做不同的拋物線運(yùn)動(dòng)小球每次做不同的拋物線運(yùn)動(dòng)CC小球在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間每次均不同小球在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間每次均不同D D小球通過相同的水平位移所用時(shí)間均不同小球通過相同的水平位移所用時(shí)間均不同ABD 例例3 3、在研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，讓、在研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，讓小球多次從斜槽上滾下，在白紙上依小球多次從斜槽上滾下，在白紙上依次記下小球的位置，某甲和某乙得到次記下小球的位置，某甲和某乙得到的記錄紙分別如圖所示，從圖中明顯的記錄紙分別如圖所示，從圖中明顯看出甲的實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤是看出甲的實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤是 . .乙的實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤是乙的實(shí)驗(yàn)錯(cuò)

11、誤是 . . O甲甲O乙乙槽底不水平槽底不水平 每次釋放小球的高度不同每次釋放小球的高度不同例例4、如圖為某小球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，用閃光照相的、如圖為某小球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，用閃光照相的方法獲得的方法獲得的相片的一部分相片的一部分,圖中背景方格的邊長(zhǎng)為圖中背景方格的邊長(zhǎng)為5cm，g=10m/s2，則，則（1）小球平拋的初速度）小球平拋的初速度vo= m/s（2）閃光頻率）閃光頻率f= H2（3）小球過）小球過A點(diǎn)的速率點(diǎn)的速率vA= m/sABC解解：由自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，：由自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，y=gt 2=20.05=0.1mt=0.1s f=10Hzx=v0 t v0 =x/t=30.05/0.1=

12、1.5m/svBy =(y1+y2)/2t = 80.05/0.2=2m/svAy = vBy gt = 2-1 =1m/svA2 = vAy2 + v02 =1+2.25=3.25vA=1.8m/s1.5101.8例例5 5、在在“研究平拋運(yùn)動(dòng)研究平拋運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)只記錄了小實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)只記錄了小球運(yùn)動(dòng)途中的球運(yùn)動(dòng)途中的A A、B B、CC三點(diǎn)的位置，取三點(diǎn)的位置，取A A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，則各點(diǎn)的位置坐標(biāo)如圖所示，當(dāng)則各點(diǎn)的位置坐標(biāo)如圖所示，當(dāng)g g10 m/s10 m/s2 2時(shí)，下列時(shí)，下列說法正確的是（說法正確的是（ ）A.A.小球拋出點(diǎn)的位置坐標(biāo)是小球拋出點(diǎn)的位置

13、坐標(biāo)是(0(0，0)0)B.B.小球拋出點(diǎn)的位置坐標(biāo)是小球拋出點(diǎn)的位置坐標(biāo)是(-10(-10，-5)-5)C.C.小球平拋初速度為小球平拋初速度為2 2m/sm/s D.D.小球平拋初速度為小球平拋初速度為1 1m/sm/sBD 例例6 6、一個(gè)同學(xué)在、一個(gè)同學(xué)在研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中，只實(shí)驗(yàn)中，只畫出了如圖所示的一部分曲線，于是他在曲線上取水畫出了如圖所示的一部分曲線，于是他在曲線上取水平距離平距離 S S相等的三點(diǎn)相等的三點(diǎn)A A、B B、CC，量得，量得 S=0.2mS=0.2m。又量。又量出它們之間的豎直距離分別為出它們之間的豎直距離分別為h1=0.1mh1=0.1

14、m，h2=0.2mh2=0.2m，利用這些數(shù)據(jù)，可求得：利用這些數(shù)據(jù)，可求得：（1 1）物體拋出時(shí)的初速度為）物體拋出時(shí)的初速度為 m/sm/s；（2 2）物體經(jīng)過）物體經(jīng)過B B時(shí)豎直分速度為時(shí)豎直分速度為 m/sm/s；（3 3）拋出點(diǎn)在）拋出點(diǎn)在A A點(diǎn)上方高度為點(diǎn)上方高度為 mm處。處。解析解析: : (1)(1)先求先求T, T,據(jù)據(jù)221hhgT求得求得:T=0.1s:T=0.1s00.2/0.1Svm sT =2m/s（2 2）120.3/22 0.1Bhhvm sT =1.5m/s（3 3）設(shè)拋出點(diǎn)在）設(shè)拋出點(diǎn)在A A點(diǎn)上方高度為點(diǎn)上方高度為h,h,下落到點(diǎn)下落到點(diǎn)A A的時(shí)間

15、為的時(shí)間為t t, ,則有則有: :211()2hhg tT 2211(2 )2hhhg tT 由此兩式可求得由此兩式可求得h=0.0125mh=0.0125m若只有米尺，將玩具手槍子彈從某一高度處水平射若只有米尺，將玩具手槍子彈從某一高度處水平射出，用米尺測(cè)量射出時(shí)離地面的高度出，用米尺測(cè)量射出時(shí)離地面的高度h h和水平射程和水平射程s s，則子彈初速度則子彈初速度hgstsv20例例7、利用手頭的常用儀器，粗略測(cè)定玩具手槍子彈射、利用手頭的常用儀器，粗略測(cè)定玩具手槍子彈射出時(shí)的初速度。除玩具手槍外，所給的測(cè)量?jī)x器為：出時(shí)的初速度。除玩具手槍外，所給的測(cè)量?jī)x器為：只有秒表；只有米尺。只有秒表

16、；只有米尺。解：若只有秒表，將玩具手槍從地面豎直向上發(fā)射子解：若只有秒表，將玩具手槍從地面豎直向上發(fā)射子彈，用秒表記下從發(fā)射到子彈落會(huì)地面所用的時(shí)間彈，用秒表記下從發(fā)射到子彈落會(huì)地面所用的時(shí)間t t，則，則子彈上升的時(shí)間為子彈上升的時(shí)間為t/2t/2，故子彈初速度，故子彈初速度v v0 0=gt/2=gt/2。例例8、某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置，如、某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置，如圖。在水平桌面上放置一個(gè)斜面，讓鋼球從斜面上由靜圖。在水平桌面上放置一個(gè)斜面，讓鋼球從斜面上由靜止?jié)L下，鋼球滾過桌邊后便做平拋運(yùn)動(dòng)。在鋼球拋出后止?jié)L下，鋼球滾過桌邊后便做平拋運(yùn)動(dòng)。在鋼球拋出后經(jīng)

17、過的地方放置一塊水平木板，木板由支架固定成水平，經(jīng)過的地方放置一塊水平木板，木板由支架固定成水平，木板所在高度可通過豎直標(biāo)尺讀出，木板可以上下自由木板所在高度可通過豎直標(biāo)尺讀出，木板可以上下自由調(diào)節(jié)。在木板上固定一張白紙。該同學(xué)在完成裝置安裝調(diào)節(jié)。在木板上固定一張白紙。該同學(xué)在完成裝置安裝后進(jìn)行了如下步驟的實(shí)驗(yàn)：后進(jìn)行了如下步驟的實(shí)驗(yàn)：鋼球OabcA實(shí)驗(yàn)前在白紙上畫一條直線，并在線上標(biāo)出實(shí)驗(yàn)前在白紙上畫一條直線，并在線上標(biāo)出a、b、c三點(diǎn)，且三點(diǎn)，且abbc，如圖。量出，如圖。量出ab長(zhǎng)度長(zhǎng)度L=20.00cm。 B讓鋼球從斜面上的某一位置由靜止?jié)L下，調(diào)節(jié)木讓鋼球從斜面上的某一位置由靜止?jié)L下，

18、調(diào)節(jié)木板高度，使得鋼球正好擊中板高度，使得鋼球正好擊中a點(diǎn)，記下此時(shí)木板離桌點(diǎn)，記下此時(shí)木板離桌面的高度面的高度h170.00cm。C讓鋼球從斜面上的同一位置由靜止?jié)L下，調(diào)節(jié)木讓鋼球從斜面上的同一位置由靜止?jié)L下，調(diào)節(jié)木板高度，使得鋼球正好擊中板高度，使得鋼球正好擊中b點(diǎn)，記下此時(shí)木板離桌點(diǎn)，記下此時(shí)木板離桌面的高度面的高度h280.00（cm）。）。D讓鋼球從斜面上的同一位置由靜止?jié)L下，調(diào)節(jié)木讓鋼球從斜面上的同一位置由靜止?jié)L下，調(diào)節(jié)木板高度，使得鋼球正好擊中板高度，使得鋼球正好擊中c點(diǎn)，記下此時(shí)木板離桌點(diǎn)，記下此時(shí)木板離桌面的高度面的高度h3100.00cm。則該同學(xué)由上述測(cè)量結(jié)果。則該同學(xué)由上述測(cè)量結(jié)果即