高考物理一轮复习实验课5探究平抛运动的规律 (含解析).ppt

实验课实验课5 5探究平抛运动的规律探究平抛运动的规律-2-一、实验目的1.学会用实验的方法描绘平抛运动的轨迹2.会判断平抛运动的轨迹是不是抛物线3.会根据平抛运动的轨迹计算平抛运动的初速度4.掌握描迹法、频闪照相法等探究实验的常用方法二、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三、实验器材斜槽、小球、方木板、图钉、刻度尺、重垂线、铅笔、白纸、铁架台3-四、实验步骤1.按图甲所示安装实验装置,使斜槽末端水平(小球在斜槽末端点恰好静止)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4-五、数据处理1.判断平抛运动的轨迹是不是抛物线方法一公式法(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两个坐标,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。

方法二图像法建立y-x2坐标系,根据所测量的各个点的x、y坐标值分别计算出对应的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5-2.计算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v06-(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间的运动时间相等,设为t,则h=hBC-hAB=gt2-7-六、误差分析1.安装斜槽时,其末端切线不水平,导致小球离开斜槽后不做平抛运动产生误差2.建立坐标系时,坐标原点的位置确定不准确,导致轨迹上各点的坐标不准确产生误差3.小球每次自由滚下时的起始位置不完全相同,导致轨迹出现误差4.确定小球运动的位置时,出现误差5.量取轨迹上各点的坐标时,出现误差8-七、注意事项1.斜槽安装:实验中必须调整斜槽末端切线水平,将小球放在斜槽末端水平部分,若能使小球在平直轨道上的任意位置静止,斜槽末端的切线就水平了2.方木板固定: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.小球释放(1)小球每次必须从斜槽上同一位置滚下2)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4.坐标原点:坐标原点不是槽口的端点,而是小球出槽口时球心在木板上的投影点5.初速度的计算:在轨迹上选取离坐标原点O较远的一些点来计算初速度9-考向1考向2考向3实验原理与操作实验原理与操作例1(2019广西南宁三中月考)研究平抛物体的运动的实验装置如图甲所示钢球从斜槽上滚下,经过水平槽飞出后做平抛运动每次都使钢球从斜槽上同一位置由静止滚下,在小球运动轨迹的某处用带孔的卡片迎接小球,使球恰好从孔中央通过而不碰到边缘,然后对准孔中央在白纸上记下一点通过多次实验,在竖直白纸上记录钢球所经过的多个位置,用平滑曲线连起来就得到钢球做平抛运动的轨迹10-考向1考向2考向3-11-考向1考向2考向3(1)实验所需的器材有:白纸、图钉、平板、铅笔、弧形斜槽、小球、重垂线、有孔的卡片,除此之外还需要的一项器材是A.天平B.停表C.刻度尺(2)在此实验中,小球与斜槽间有摩擦(选填“会”或“不会”)使实验的误差增大;如果斜槽末端点到小球落地点的高度相同,小球每次从斜槽滚下的初始位置不同,那么小球每次在空中运动的时间(选填“相同”或“不同”)。

3)图乙是在实验中记录的一段轨迹已知小球是从原点O水平抛出的,经测量A点的坐标为(40cm,20cm),g取10m/s2,则小球平抛的初速度v0=m/s,若B点的横坐标为xB=60cm,则B点纵坐标为yB=m12-考向1考向2考向3(4)一同学在实验中采用了如下方法:如图丙所示,斜槽末端的正下方为O点用一块平木板附上复写纸和白纸,竖直立于正对槽口前的O1处,使小球从斜槽上某一位置由静止滚下,小球撞在木板上留下痕迹A将木板向后平移至O2处,再使小球从斜槽上同一位置由静止滚下,小球撞在木板上留下痕迹BO、O1间的距离为x1,O、O2间的距离为x2,A、B间的高度差为y则小球抛出时的初速度v0为13-考向1考向2考向3解析(1)研究平抛运动的规律,还需要刻度尺测量水平位移和竖直位移,故需刻度尺2)为了保证小球平抛运动的初速度相等,每次让小球从斜槽的同一位置由静止释放,小球与斜槽间的摩擦不会影响实验小球每次滚下的初始位置不同,则平抛运动的初速度不同,平抛运动的时间由高度决定,与初速度无关,可知小球每次在空中运动的时间相同14-考向1考向2考向3答案(1)C(2)不会相同(3)20.45(4)A-15-考向1考向2考向3实验数据处理与误差分析实验数据处理与误差分析例2(2018四川成都期末)在研究平抛运动的实验中,某同学只记录了小球运动途中的A、B、C三点的位置,取A点为坐标原点,则各点的位置坐标如图所示(g取10m/s2)。

1)为了准确地描绘出平抛运动的轨迹,下列要求合理的是A.小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放B.斜槽轨道必须光滑C.斜槽轨道末端必须水平D.本实验必需的器材还有刻度尺和停表(2)小球平抛的初速度为m/s3)小球经过B点时的速度为m/s4)小球抛出点的位置坐标为(cm,cm)16-考向1考向2考向3解析(1)为了保证小球平抛运动的初速度相等,每次让小球从斜槽的同一位置由静止释放,斜槽轨道不一定需要光滑,故A正确,B错误;为了保证小球的初速度水平,斜槽轨道末端必须水平,故C正确;小球平抛运动的时间可以根据竖直位移求出,不需要停表,故D错误2)根据y=gT2得:-17-考向1考向2考向3(4)B点的水平位移为x=v0t=0.2m=20cm,竖直位移为所以小球抛出点的位置横坐标为(10-20)cm=-10cm,纵坐标为(15-20)cm=-5cm所以小球抛出点的位置坐标为(-10cm,-5cm)答案(1)AC(2)1(3)(4)-10-5-18-考向1考向2考向3实验探究拓展实验探究拓展例3(2018广东广元期末)在做研究平抛运动的实验中,为了确定小球在不同时刻通过的位置,实验装置如图甲所示。

实验操作的主要步骤如下:-19-考向1考向2考向3在一块平木板上钉上复写纸和白纸,然后将其竖直立于斜槽轨道末端槽口E前,木板与槽口E之间有一段距离,并保持板面与轨道末端的水平段垂直使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下,小球撞到木板在白纸上留下痕迹A将木板沿水平方向向右平移一段距离x,再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下,小球撞到木板在白纸上留下痕迹B将木板再水平向右平移同样距离x,使小球仍从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下,再在白纸上得到痕迹C若测得A、B间距离为y1,B、C间距离为y2,已知当地重力加速度为g20-考向1考向2考向3(1)关于该实验,下列说法正确的是A.斜槽轨道必须尽可能光滑B.每次释放小球的位置必须相同C.每次小球均须由静止释放D.小球平抛的初速度可通过测量小球的释放点与抛出点之间的高度差h,之后再由机械能守恒定律求出(2)根据上述直接测量的量(如x、y1、y2等)和已知的物理量可以得到小球平抛时初速度的大小为(用题中所给字母表示)3)另外一位同学根据测量出的不同x情况下的y1和y2,令y=y2-y1,并描绘出了如图乙所示的y-x2图像若已知图线的斜率为k,则小球平抛的初速度大小v0与k的关系式为(用题中所给字母表示)。

21-考向1考向2考向3(4)若测得x=15.0cm,y1=15.0cm,y2=25.0cm,g取10m/s2,则小球在打点迹B前瞬间速度的大小为m/s;槽口E与点迹A间的高度差为cm不考虑小球的大小,结果均保留两位有效数字)-22-考向1考向2考向3解析(1)斜槽轨道是否光滑,不会影响做平抛运动,故A错误;因为要画同一运动的轨迹,所以每次释放小球的位置必须相同,且由静止释放,以保证获得相同的初速度,故B、C正确;假如斜槽是光滑的,则小球的初速度可通过测量小球的释放点与抛出点之间的高度h,之后再由机械能守恒定律求出,故D错误2)在竖直方向上:y=y2-y1=gt2水平方向上:x=v0t-23-考向1考向2考向3-24-考向1考向2考向3。