研究平拋運動的實驗及案例分析

1、研究平拋運動的實驗及案例分析四、平拋運動的研究及典例一、知識點穩(wěn)固：1 、目的：用實驗方法描出平拋物體的運動軌跡 用實驗軌跡求平拋物體的初速度 探究思路： 1、設法通過實驗得到平拋運動的軌跡。2 、在平拋運動的軌跡上找到每隔相等的時間所到達的位置坐標。 3 、利用平拋運動 的規(guī)律求出平拋運動的初速度。2 、實驗器材：斜槽，鐵架臺，木板，白紙，小球，圖釘，鉛筆，有孔的卡片，刻度 尺，重錘線。3 、實驗步驟：、準備實驗裝置1將平拋運動實驗器置于桌面，裝好平拋軌道，使軌道的末端處于水平位置調節(jié)調平螺絲，觀察重錘線或氣泡水準，使面板處于豎直平面內，卡好定位板xy、2將描跡記錄紙襯墊一張復寫紙，緊貼記錄

2、面板用壓紙板固定在面板上，使橫坐標 軸在水平方向上，縱坐標 y 軸沿豎直方向向下 假設用白紙，可事先用鉛筆在紙上畫出 x 、 坐標軸線 ，并注意使坐標原點的位置在平拋物體 鋼球的質心 即球心 離開軌道處 將定位板定在某一位置固定好。鋼球緊靠定位板釋放，球沿軌道向下運動，以一定的初速 度由軌道的平直局部水平拋出。、下落的鋼球打在水平的接球擋板上，同時在面板上留下一個印跡點.、再將接球擋板向下拉一格，重復上述操作方法，打出第二個印跡、點，如此繼續(xù)下拉接球擋板，直至最低點，即可得到平拋的鋼球下落時的一系列跡點 變更定位板的位置，即可改變鋼球平拋的初速度，按上述實驗操作方法，便可打出另一系 列跡點 、

3、取下記錄紙，將各次實驗所記錄的點分別用平滑曲線連接起來，即可得到以 不同的初速度做平拋運動的軌跡圖線。4 、考前須知：、應保持斜槽末端的切線水平，釘有坐標紙的木板豎直，并使小球的運動靠近坐標 紙但不接觸； 、小球每次必須從斜槽上同一位置無初速度滾下，在斜槽上釋放小球的 高度應適當，使小球以適宜的水平初速度拋出，其軌跡在坐標紙的左上角到右下角間分布， 從而減小測量誤差；、坐標原點小球做平拋運動的起點不是槽口的端點，應是小球在槽口時球心在 木板上的水平投影點。、如果是用白紙，那么應以小球在糟口時球的球心在木板上的水平投影點為坐標原點，在斜槽末端懸掛重錘線，先以重錘線方向確定 y 軸方向，再用直角

4、三角板畫出水平線作為 x軸，建立直角坐標系。、要在平拋軌道上選取距122yO點遠些的點來計算球的初速度，這樣可使結果的誤差較小。=gt ? 5y、數據處理：t=2g1.求水平初速度：x=v0t ? v0=2. 求運動時間：xty=3. 沒有記住原點 v0x 如何求？122ygt ? t=2gx=v0t ? v0=2y2-y1=gTtx1x2v0=TT二、典型例題分析：1 、平拋運動的實驗步驟及考前須知【例 1】在“探究平拋運動的運動規(guī)律的實驗中，可以描繪出小球平拋運動的軌跡， 實驗簡要步驟如下： A 讓小球屢次從位置上滾下，記下小球碰到鉛筆筆尖的一系列位置。 B.按圖安裝好器材，注意，記下平拋

5、初位置O點和過O點的豎直線。C 取下白紙，以0為原點，以豎直線為y軸建立坐標系，用平滑曲線畫平拋運動物 體的軌跡。 完成上述步驟，將正確的答案填在橫線上。 上述實驗步驟的合理順序 是?！窘馕觥?A 中為了保證小球每次平拋初速度相同，軌跡重合，應讓小球從同一位 置滾下。B中為了保證小球做平拋運動，要注意斜槽末端切線水平。上述實驗步驟的合理順序是 B、 A、 C?！军c撥】 為研究平拋運動規(guī)律，就需先得到平拋運動的軌跡，實驗時應注意以下問 題：一是保證小球每次平拋初速度相同；二是保證小球初速度分向水平。當然，還需要力 求準確地記下小球經過的一系列位置?！纠? 】如圖 4-7-3 所示是研究平拋運動的

6、實驗裝置簡圖，圖 4-7-4 是實驗后白紙上的軌 跡圖。 說明圖 4-7-4 中的兩條坐標軸是如何作出的。 說明判斷槽口的切線是否水 平的方法。 實驗過程中需要經屢次釋放小球才能描繪出小球運動的軌跡，進行這一步驟時應 注意什么？圖 4-7-3圖 4-7-4【解析】 利用拴在槽口處的重錘線畫出 y軸，x軸與y軸垂直。 將小球放在槽口的水平局部，小球既不向里滾動，也不向外滾動，說明槽口的末 端是水平的。 應注意每次小球都從軌道上同一位置由靜止釋放?！纠?3】在做“研究平拋運動的實驗時，讓小球屢次沿同一軌道運動，通過描點法 畫出小球做平拋運動的軌跡，為了能較準確地描繪運動軌跡，下面列出了一些操作要求

7、， 將你認為正確的選項前面的字母填在橫線上： ACEA 通過調節(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 由靜止釋放小球D 記錄小球位置用的木條或凹槽每次必須嚴格地等距離下降 E 小球運動時不應 與木板上的白紙 或方格紙 相觸F 將球的位置記錄在紙上后，取下紙，用直尺將點連成折線練習： 1在做“研究平衡運動實驗中應采取以下哪些措施減小誤差？BD A.斜槽軌道必須光滑 B 斜槽水平軌道必須水平 C 每次要平衡摩擦力D 小球每次應從斜槽同一高度釋放2在研究平拋物體運動的實驗中，如果小球每次從斜槽滾下的初始位置不同，那么 正確的選項是 ABDA 小球平拋的初速度不同D 小球

8、通過相同的水平位移所用時間均不同2 、數據處理案例分析：【例 1】一個同學在?研究平拋物體的運動?實驗中，只畫出了如下圖的一局部曲線，于是他在曲線上取水平距離A S相等的三點A B C,量得A S=0.2m。又量出它們之間的豎直距離分別為h仁0.1m, h2=0.2m,利用這些數據，可求得：(1)物體拋出時的初速度為m/s ；(2)物體經過B時豎直分速度為 m/s ；(3)拋出點在A點上方高度為m處。2解析: 先求T,據h2-h1=gT求得:T=0.1s?S0.2v=m/s=2m/s 0T0.1vB=12=m/s=1.5m/s(2) 2T2? 0.1(3) 設拋出點在 A點上方高度為h,下落到

9、點A的時間為t,那么有:11h1+h=g(t+T)2h2+h1+h=g(t+2T)22 2由此兩式可求得 h=0.0125mh+h0.3【例 2】圖 4-7-9 為一小球做平拋運動的閃光照片的一局部,圖中背景方格的邊長均 為5cm,如果取g=10m/s2,那么： (1)閃光頻率是 Hz。(2)小球運動中水平分速度的大小是m/s 。 (3)小球經過 B 點時的速度是 m/s ?！窘馕觥?1)由A、B, B C之間的水平距離相等，而由豎直方向距離之比為3 ：5知，小球由拋出到達 A點在豎直方向的位移為一個方格，即5cm。由h=1gt2 得 t=21 ,可知閃光頻率 f=10Hz0.1st0.15m

10、/s=1.5m/s 0.1(2)在t=0.1s內，小球的水平位移為 3X 5cm=15cm由x=vOt知：v0= (3)小球由 拋出到經過B點的時間為0.2s，豎直分速度vy故 vB=2.5m/s。=gt=2m/s ，【例 3】利用單擺探究小球平拋運動規(guī)律，設計方案如下圖，在懸點O 正下方有水平放置的熾熱的電熱絲 P,當懸線擺至電熱絲處時能輕易被燒斷；MN為水平木板，懸線長為L,懸點到木板的距離 00 = h (h>L)。22.0(a)1.00(b)cos 0(1) 電熱絲P必須放在懸點正下方的理由是：。(2) 將小球向左拉起后自由釋放，最后小球落到木板上的C點，0 C= s，那么小球做 平拋運動的初速度為 v0 = 。(3) 在其他條件不變的情況下，假設改變釋放小球時懸線與豎直方向的夾角0 ，小球落點與O點的水平距離s將隨之改變，經屢次實驗，以 s2為縱坐標、cos 0為橫坐標， 得到如圖4-7-15 (b)所示圖像。所以當 0 = 30?時，s為m；假設懸線長L= 1.0m,懸點 到木板間的距離 00'為 。【解析】( 1)( 2)略當0 =30°時cos 0 =0.87，從圖象