1、高中物理高中物理 必修必修2 人教版人教版 3 实验：研究平抛运动实验：研究平抛运动 目标定位目标定位 1.学会用实验的方法描绘平抛运动的轨迹并验证学会用实验的方法描绘平抛运动的轨迹并验证 轨迹是一条抛物线轨迹是一条抛物线 2能根据运动轨迹求平抛运动的初速度能根据运动轨迹求平抛运动的初速度 一、实验原理一、实验原理 想一想想一想 描出小球的运动轨迹有哪些方法？描出小球的运动轨迹有哪些方法？ 答案答案 描绘轨迹可以采用的方法有斜面小槽法、喷水法和描绘轨迹可以采用的方法有斜面小槽法、喷水法和 频闪照相法频闪照相法 二、二、实验器材实验器材(以斜面小槽法为例以斜面小槽法为例) 斜槽斜槽(带小球带小球
2、)、木板及竖直固定支架、白纸、图钉、木板及竖直固定支架、白纸、图钉、 _、三角板、铅笔、三角板、铅笔、_ 使小球做平抛运动使小球做平抛运动，利用描迹法描出小球的运动轨迹利用描迹法描出小球的运动轨迹，建立建立 坐标系坐标系，测出轨迹曲线上某一点的坐标测出轨迹曲线上某一点的坐标 x 和和 y，由公式：由公式：x _和和 y1 2gt 2， ，可得可得 v0_ x g 2y 重垂线重垂线 刻度尺刻度尺 v0t 1.图片对齐 在我们插入PPT图片或是输入文字的时候，为了整齐都需要将插入的文本框对齐 ，但是又不想一个一个的进行操作，这时按住Ctrl键将需要进行对齐的文本选中 ，点击开始排列对齐垂直居中即
3、可； 2.巧用格式刷 在制作PPT的时候为了保证PPT风格的统一，很多任通常会使用复制粘贴来确保 每一页PPT格式相同，这样对于少页数来说可以进行操作，但是碎玉多页面的话 就有点麻烦了，其实我们可以巧用格式刷：首先，在开始菜单栏下方有一个格式 刷，点击格式刷，很快就能看到效果； 3.去除所有动画效果 很多人在制作PPT的时候都是直接在模板库里下载模板进行使用的，但是下载的 模板大多数都是有幻灯片的，这样在演讲的时候很不方便，怎样将其进行去除呢 ？单击幻灯片放映选择设置幻灯片放映，放映类型选择演讲者放映；换片方式 选择手动即可； 4.PPT快键 PPT逼格提升技巧逼格提升技巧 一、实验步骤一、实
4、验步骤(以斜面小槽法为例以斜面小槽法为例) 1按图按图531甲所示安装实验装置，使斜槽末端水平甲所示安装实验装置，使斜槽末端水平(小球小球 在斜槽末端点恰好静止在斜槽末端点恰好静止) 图图531 2以水平槽末端端口上小球球心位置为坐标原点以水平槽末端端口上小球球心位置为坐标原点O，过，过O点点 画出竖直的画出竖直的y轴和水平的轴和水平的x轴轴 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
5、该位置画上一点用同样方法，在小球运动路线上描下若 干点干点 4将白纸从木板上取下，从将白纸从木板上取下，从O点开始通过画出的若干点描出点开始通过画出的若干点描出 一条平滑的曲线，如图乙所示一条平滑的曲线，如图乙所示 二、数据处理二、数据处理 1判断平抛运动的轨迹是不是抛物线判断平抛运动的轨迹是不是抛物线 (1)原理：若平抛运动的轨迹是抛物线，则当以抛出点为坐原理：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，轨迹上各点的坐标具有标原点建立直角坐标系后，轨迹上各点的坐标具有yax2 的关系，且同一轨迹上的关系，且同一轨迹上a是一个特定的值是一个特定的值 (2)验证方法验证方
6、法 方法一：代入法方法一：代入法 用刻度尺测量几个点的用刻度尺测量几个点的x、y坐标，分别代入坐标，分别代入yax2中求出中求出 常数常数a，看计算得到的，看计算得到的a值在误差范围内是否为一常数值在误差范围内是否为一常数 方法二：图象法方法二：图象法 建立建立yx2坐标系，根据所测量的各个点的坐标系，根据所测量的各个点的x、y坐标值分别坐标值分别 计算出对应计算出对应y值的值的x2值，在值，在yx2坐标系中描点，连接各点坐标系中描点，连接各点 看是否在一条直线上，并求出该直线的斜率即为看是否在一条直线上，并求出该直线的斜率即为a值值 2计算平抛运动的初速度计算平抛运动的初速度 (1)平抛轨迹
7、完整平抛轨迹完整(即含有抛出点即含有抛出点) 在轨迹上任取一点在轨迹上任取一点，测出该点离原点的水平位移测出该点离原点的水平位移 x 及竖及竖 直位移直位移 y，就可求出初速度就可求出初速度 v0.因因 xv0t，y1 2gt 2， ， 故故 v0x g 2y. (2)平抛轨迹残缺平抛轨迹残缺(即无抛出点即无抛出点) 如图如图 532 所示所示， 在轨迹上任取三点在轨迹上任取三点 A、B、C，使使 A、B 间及间及 B、C 间的水间的水 平距离相等平距离相等，由平抛运动的规律可知由平抛运动的规律可知， A、B 间与间与 B、C 间所用时间相等间所用时间相等，设设 为为 t，则则 hhBChAB
8、gt2 所以所以 t hBChAB g ， 所以初速度所以初速度 v0x t x g hBChAB. 图图532 三、注意事项三、注意事项 1实验中必须调整斜槽末端的切线水平实验中必须调整斜槽末端的切线水平(将小球放在斜槽末将小球放在斜槽末 端水平部分，若小球静止，则斜槽末端水平端水平部分，若小球静止，则斜槽末端水平) 2方木板必须处于竖直平面内，固定时要用重垂线检查坐标方木板必须处于竖直平面内，固定时要用重垂线检查坐标 纸竖线是否竖直纸竖线是否竖直 3小球每次必须从斜槽上同一位置滚下小球每次必须从斜槽上同一位置滚下 4坐标原点不是槽口的端点，应是小球出槽口时球心在木板坐标原点不是槽口的端点，
9、应是小球出槽口时球心在木板 上的投影点上的投影点 5小球开始滚下的位置高度要适中，以使小球做平抛运动的小球开始滚下的位置高度要适中，以使小球做平抛运动的 轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜 6在轨迹上选取离坐标原点在轨迹上选取离坐标原点O点较远的一些点来计算初速点较远的一些点来计算初速 度度 【例例1】 在在“研究平抛运动研究平抛运动”的实验中，可以描绘平抛物体运的实验中，可以描绘平抛物体运 动轨迹和求物体的平抛初速度实验简要步骤如下：动轨迹和求物体的平抛初速度实验简要步骤如下： A让小球多次从让小球多次从_位置上滚下，记下小球运动途位置上滚下，记下小
10、球运动途 中经过的一系列位置；中经过的一系列位置； B安装好器材，注意斜槽末端水平和木板竖直，记下小安装好器材，注意斜槽末端水平和木板竖直，记下小 球在斜槽末端时球心在木板上的投影点球在斜槽末端时球心在木板上的投影点O和过和过O点的竖点的竖 直线，检测斜槽末端水平的方法是直线，检测斜槽末端水平的方法是_ C测出曲线上某点的坐标测出曲线上某点的坐标x、y，用，用v0_算出该算出该 小球的平抛初速度，实验需要对多个点求小球的平抛初速度，实验需要对多个点求v0的值，然的值，然 后求它们的平均值后求它们的平均值 D取下白纸，以取下白纸，以O为原点，以过为原点，以过O点的竖直线为点的竖直线为y轴，水平线
11、轴，水平线 为为x轴建立坐标系，用平滑曲线画平抛轨迹轴建立坐标系，用平滑曲线画平抛轨迹 上述实验步骤的合理顺序是上述实验步骤的合理顺序是_(只排列序号即可只排列序号即可) 答案 答案 A同一同一 B将小球放在斜槽末端将小球放在斜槽末端，小球不滚动小球不滚动 Cx g 2y BADC 解析解析 A 项中要记下小球运动途中经过的一系列位置项中要记下小球运动途中经过的一系列位置，不可能不可能 在一次平抛中完成在一次平抛中完成，每一次平抛一般只能确定一个位置每一次平抛一般只能确定一个位置，要确要确 定多个位置定多个位置，要求小球每次的轨迹重合要求小球每次的轨迹重合，小球开始平抛时的初小球开始平抛时的初
12、 速度必须相同速度必须相同，因此小球每次必须从同一位置上滚下因此小球每次必须从同一位置上滚下B 项中项中 用平衡法用平衡法，即将小球放到斜槽末端任一位置即将小球放到斜槽末端任一位置，如果斜槽末端是如果斜槽末端是 水平的水平的， 小球受到的支持力和重力是平衡的 小球不会滚动 如小球受到的支持力和重力是平衡的 小球不会滚动 如 果斜槽末端不是水平的果斜槽末端不是水平的，小球将发生滚动小球将发生滚动C 项中将项中将 xv0t 及及 y1 2gt 2 联立即可联立即可求求 v0x g 2y.实验步骤合理顺序是 实验步骤合理顺序是 BADC. 【例例2】某学生在做某学生在做“研究平抛运动研究平抛运动”的
13、实验中，的实验中， 描出了如图描出了如图533所示的几个实验点，其所示的几个实验点，其 中偏差较大的实验点中偏差较大的实验点B出现的原因可能是出现的原因可能是 ( ) A小球滚下的高度较其他各次高小球滚下的高度较其他各次高 B小球滚下的高度较其他各次低小球滚下的高度较其他各次低 C小球滚下时具有一定的初速度小球滚下时具有一定的初速度 D以上说法均有可能以上说法均有可能 答案答案 B 图图533 解析解析 小球滚下的高度越低，其做平抛运动的初速度越小球滚下的高度越低，其做平抛运动的初速度越 小，其轨迹线越陡，越靠近小，其轨迹线越陡，越靠近y轴，所以可能原因为轴，所以可能原因为B. 【例例3】 在
14、研究平抛运动的实验中，为了确定小球在不同时在研究平抛运动的实验中，为了确定小球在不同时 刻所通过的位置，实验时用如图刻所通过的位置，实验时用如图534所示的装置，先所示的装置，先 将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平木板表面钉上复写将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平木板表面钉上复写 纸和白纸，并将该木板竖直立于槽口附近使小球从斜槽纸和白纸，并将该木板竖直立于槽口附近使小球从斜槽 上紧靠挡板处由静止释放，小球撞到木板并在白纸上留下上紧靠挡板处由静止释放，小球撞到木板并在白纸上留下 痕迹痕迹A；将木板向远离槽口方向平移距离；将木板向远离槽口方向平移距离x，再使小球从斜，再使小球从斜 槽上紧靠挡板处由
15、静止释放，小球撞在木板上得到痕迹槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞在木板上得到痕迹B； 将木板再向远离槽口方向平移距离将木板再向远离槽口方向平移距离x，小球再从斜槽上紧，小球再从斜槽上紧 靠挡板处由静止释放，得到痕迹靠挡板处由静止释放，得到痕迹C.若测得木板每次移动的若测得木板每次移动的 距离均为距离均为x10.00 cm.A、B间距离间距离y14.78 cm，B、C间距间距 离离y214.58 cm.(g取取9.80 m/s2) 图图534 (1)根据以上直接测量的物理量求得小球的初速度为根据以上直接测量的物理量求得小球的初速度为v0 _(用题中所给字母表示用题中所给字母表示) (2)小球的初速度的测量值为小球的初速度的测量值为_ m/s. 答案答案 (1)x g y2y1 (2)1.0 解析解析 (1)由题意知小球由由题意知小球由 A到到 B和由和由 B到到 C经历的时间相等经历的时间相等， 设为设为 T， 则在竖直方向上由则在竖直方向上由yaT2得得 y2y1gT2， 又又 xv0T， 解得解得 v0x g y2y1. (2)将已知数据代入可得将已知数据代入可得 v01.0 m/s.
