高考物理 实验4研究平抛物体的运动课件 新人教版

1、n自主学习自主学习n一、实验原理一、实验原理n 平抛物体的运动可以看作是两个分运平抛物体的运动可以看作是两个分运动的合运动：一个是水平方向的动的合运动：一个是水平方向的 运动，另一个是竖直方向的运动，另一个是竖直方向的 n 运动使小球做平抛运动，利用运动使小球做平抛运动，利用描迹法描出小球的运动轨迹，即小球做平抛描迹法描出小球的运动轨迹，即小球做平抛运动的曲线，建立坐标系，测出曲线上的某运动的曲线，建立坐标系，测出曲线上的某一点的坐标一点的坐标x和和y，根据重力加速度，根据重力加速度g的数值，的数值，利用公式利用公式ygt2/2，求出小球的飞行时间，求出小球的飞行时间t，再利用再利用匀速直线匀

2、速直线自由落体自由落体n公式公式xv0t，求出小球的水平分速度，即为，求出小球的水平分速度，即为小球做平抛运动的初速度小球做平抛运动的初速度 n二、实验器材二、实验器材n斜槽斜槽，竖直固定在铁架台上的木板，铅笔，竖直固定在铁架台上的木板，铅笔，白纸，图钉，小球，白纸，图钉，小球， ，重垂线，重垂线n三、实验步骤三、实验步骤n 1安装调整斜槽：用图钉把白纸钉在竖安装调整斜槽：用图钉把白纸钉在竖直板上，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，可用平衡法调整斜槽，即将小球轻放在斜槽平直部衡法调整斜槽，即将小球轻放在斜槽平直部分的末端处，能使小球在平直轨道上的分的末端处，能使小球

3、在平直轨道上的 位置静止，就表明斜槽末端的水平已调好位置静止，就表明斜槽末端的水平已调好刻度尺刻度尺任意任意n2调整木板：用悬挂在槽口的重垂线把木调整木板：用悬挂在槽口的重垂线把木板调整到竖直方向，并使木板平面与小球下板调整到竖直方向，并使木板平面与小球下落的竖直面平行然后把重垂线方向记录到落的竖直面平行然后把重垂线方向记录到钉在木板上的白纸上，固定木板，使在重复钉在木板上的白纸上，固定木板，使在重复实验的过程中，木板与斜槽的相对位置保持实验的过程中，木板与斜槽的相对位置保持不变不变n3确定坐标原点确定坐标原点O：把小球放在槽口处，：把小球放在槽口处，用铅笔记下球在槽口时球心在木板上用铅笔记下

4、球在槽口时球心在木板上的的 ，O点即为坐标原点点即为坐标原点水平投影点水平投影点On4描绘运动轨迹：让小球从斜槽上一个描绘运动轨迹：让小球从斜槽上一个 位置自由下滑，用眼睛粗略地确定做平抛运位置自由下滑，用眼睛粗略地确定做平抛运动的小球在某一动的小球在某一x值处值处(如如x1cm)的的y值，值，再用铅笔较准确地确定小球通过的位置，并再用铅笔较准确地确定小球通过的位置，并在坐标纸上记下这一点在坐标纸上记下这一点n用同样的方法，找出小球平抛轨迹上的一系用同样的方法，找出小球平抛轨迹上的一系列位置列位置n用平滑的曲线把所记下的小球通过的位置连用平滑的曲线把所记下的小球通过的位置连接起来就得出小球做平

5、抛运动的轨迹接起来就得出小球做平抛运动的轨迹确定的确定的n5测量记录数据：以测量记录数据：以O点为原点画出竖直点为原点画出竖直向下的向下的y轴和水平向右的轴和水平向右的x轴，并在曲线上选轴，并在曲线上选取取A、B、C、D、E、F六个不同的点，用六个不同的点，用刻度尺和三角板测出它们的坐标刻度尺和三角板测出它们的坐标x和和y，记录，记录在设计的表格内在设计的表格内n6计算初速度：用公式计算初速度：用公式 和和 计算出小球的初速度计算出小球的初速度v0，最后计算出，最后计算出v0的平的平均值，并将有关数据记入表格内均值，并将有关数据记入表格内xv0ty gt2n深化拓展深化拓展n一、实验注意事项一

6、、实验注意事项n1实验中必须保持通过斜槽末端点的切线实验中必须保持通过斜槽末端点的切线水平，木板必须处在竖直面内且与小球运动水平，木板必须处在竖直面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行，并使小球的运动轨迹所在的竖直平面平行，并使小球的运动靠近图板但不接触靠近图板但不接触n2小球必须每次从斜槽上同一位置由静止小球必须每次从斜槽上同一位置由静止滚下，即在斜槽上固定一个挡板，每次都从滚下，即在斜槽上固定一个挡板，每次都从挡板位置释放小球挡板位置释放小球n3坐标原点坐标原点(小球做平抛运动的起点小球做平抛运动的起点)不是不是槽口的端点，应是小球在槽口时，球心在木槽口的端点，应是小球在槽口时，球心在木板

7、上的水平投影点板上的水平投影点n4要在斜槽上适当的高度释放小球，使它要在斜槽上适当的高度释放小球，使它以适当的水平初速度抛出，其轨迹由图板左以适当的水平初速度抛出，其轨迹由图板左上角到达右下角；要在平抛轨迹上选取距上角到达右下角；要在平抛轨迹上选取距O点远一些的点来计算小球的初速度，这样可点远一些的点来计算小球的初速度，这样可以减小测量误差以减小测量误差n二、实验误差分析二、实验误差分析n1安装斜槽时，其末端不水平安装斜槽时，其末端不水平n2小球做平抛运动受空气阻力影响，宜用小球做平抛运动受空气阻力影响，宜用密度大的金属小球密度大的金属小球n3小球每次滚下的初位置不尽相同小球每次滚下的初位置不

8、尽相同n4建立坐标系时，可能误将斜槽末端端口建立坐标系时，可能误将斜槽末端端口作为坐标原点作为坐标原点n针对训练针对训练n图甲是图甲是“研究平抛物体的运动研究平抛物体的运动”的实验装的实验装置图，图乙是实验后在白纸上作的图和所测置图，图乙是实验后在白纸上作的图和所测数据数据n(1)在图甲上标出在图甲上标出O点及点及Ox轴、轴、Oy轴，并说轴，并说明这两条坐标轴是如何作出的明这两条坐标轴是如何作出的n(2)说明判断槽口切线是否水平的方法说明判断槽口切线是否水平的方法n(3)实验过程中释放小球时应注意什么？实验过程中释放小球时应注意什么？n(4)根据图乙中给出的数据，计算出此平抛根据图乙中给出的数

9、据，计算出此平抛运动的初速度运动的初速度v0.(取取g9.8m/s2)n答案：答案：(1)利用拴在槽口处的重垂线作出利用拴在槽口处的重垂线作出Oy轴，轴，Ox轴与轴与Oy轴垂直轴垂直n(2)将小球放在槽口的水平部分，小球既不将小球放在槽口的水平部分，小球既不向里滚，也不向外滚，说明槽口末端是水平向里滚，也不向外滚，说明槽口末端是水平的的n(3)应注意每次小球都从轨道同一位置由静应注意每次小球都从轨道同一位置由静止释放止释放n(4)利用利用B点进行计算点进行计算n【例【例1】在做研究平抛运动的实验时，让在做研究平抛运动的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小球多次沿同一轨道运动，通过

10、描点法画出小球平抛运动的轨迹小球平抛运动的轨迹n(1)为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出一些操作要求，将你认为正确的选项的字出一些操作要求，将你认为正确的选项的字母代号填在横线上：母代号填在横线上：_.na通过调节使斜槽的末端保持水平通过调节使斜槽的末端保持水平nb每次释放小球的位置必须不同每次释放小球的位置必须不同nc每次必须由静止释放小球每次必须由静止释放小球nd记录小球位置时每次改变的记录小球位置时每次改变的x值必须相值必须相同同ne小球运动时不应与木板上的坐标纸相接小球运动时不应与木板上的坐标纸相接触触nf取下坐标纸，将球的各位置用直尺将点取下坐标纸

11、，将球的各位置用直尺将点连成折线连成折线n(2)若用一张印有小方格的纸记录轨迹，小若用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长为方格的边长为L1.25cm，小球在平抛运动，小球在平抛运动途中的几个位置如图中的途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，所示，则小球平抛的初速度的计算式为则小球平抛的初速度的计算式为v0_(用用L、g表示表示)，其值是，其值是_；小球在；小球在b点的速度大小为点的速度大小为_(取取g9.8m/s2)n思路点拔思路点拔(1)在探究过程中要注意到平抛在探究过程中要注意到平抛运动规律的特点运动规律的特点等时性、独立性、竖直等时性、独立性、竖直方向做自由落体运动等等，才能有

12、效地做好方向做自由落体运动等等，才能有效地做好实验实验(2)在竖直方向上满足匀变速运动的在竖直方向上满足匀变速运动的一切规律，在水平方向相等时间经过的位移一切规律，在水平方向相等时间经过的位移相等相等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，其运动才是平抛运动，才具有水平初速度，其运动才是平抛运动，故故a对；每次从斜槽上同一高度处由静止释对；每次从斜槽上同一高度处由静止释放小球，是为了使小球有相同的初速度，故放小球，是为了使小球有相同的初速度，故b错，错，c对；如果小球在运动过程中与木板对；如果小球在运动过程中与木板上的坐标纸接触，就会改变它的运

13、动，便不上的坐标纸接触，就会改变它的运动，便不是平抛运动，故是平抛运动，故e对；对对；对d选项，每次改变选项，每次改变的的x值不一定相同；对值不一定相同；对f选项，不应连成折线，选项，不应连成折线，应连成平滑的曲线应连成平滑的曲线n(2)因小球在水平方向的运动为匀速直线运因小球在水平方向的运动为匀速直线运动，由图中可看出相邻两点的水平位移均为动，由图中可看出相邻两点的水平位移均为2L，故每相邻两点之间的时间间隔是相等，故每相邻两点之间的时间间隔是相等的，设为的，设为T，由于平抛运动在竖直方向是自，由于平抛运动在竖直方向是自由落体运动，在水平方向是匀速直线运动，由落体运动，在水平方向是匀速直线运

14、动，根据运动学知识可知：根据运动学知识可知：n小球在小球在b点的竖直分速度点的竖直分速度 (利利用中间时刻的瞬时速度等于整段时间的平均用中间时刻的瞬时速度等于整段时间的平均速度规律速度规律)，小球在，小球在b点的速度点的速度 n总结提升总结提升对实验中实验原理的理解和实对实验中实验原理的理解和实验器材的正确使用是做好实验必需的，对于验器材的正确使用是做好实验必需的，对于第第(2)问，求平抛物体的初速度，要注意观问，求平抛物体的初速度，要注意观察图中察图中a、b、c、d的位置关系，可以看出：的位置关系，可以看出：相邻两点间的水平位移相等，竖直位移之比相邻两点间的水平位移相等，竖直位移之比为为12

15、3，从而可断定，从而可断定a点不是抛出点，点不是抛出点，不能用不能用 来求初速度平抛运动来求初速度平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动，所在竖直方向上的分运动是自由落体运动，所以通常由匀加速直线运动在连续相等的时间以通常由匀加速直线运动在连续相等的时间内的位移差是一个常量，即内的位移差是一个常量，即sat2这个推这个推论来求时间论来求时间n(2009全国全国)某同学利用图某同学利用图1所示装置做所示装置做“研究平抛运动研究平抛运动”的实验，根据实验结果在的实验，根据实验结果在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹，坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹，但不慎将画有轨迹图线的坐标纸丢失了

16、一部但不慎将画有轨迹图线的坐标纸丢失了一部分，剩余部分如图分，剩余部分如图2所示图所示图2中水平方向与中水平方向与竖直方向每小格的长度均代表竖直方向每小格的长度均代表0.10m，P1、P2和和P3是轨迹图线上的是轨迹图线上的3个点，个点，P1和和P2、P2和和P3之间的水平距离相等之间的水平距离相等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)设设P1、P2和和P3的横坐标分别为的横坐标分别为x1、x2和和x3，纵坐标分别为纵坐标分别为y1、y2和和y3.从图从图2中可读出中可读出|y1y2|_m，|y1y3|_m，|x1x2|_m(保留两位小数保留两位小数)

17、n(2)若已测知抛出后小球在水平方向上做匀若已测知抛出后小球在水平方向上做匀速运动，利用速运动，利用(1)中读取的数据，求出小球中读取的数据，求出小球从从P1运动到运动到P2所用的时间为所用的时间为_s，小球抛出后的水平速度为小球抛出后的水平速度为_m/s(均可用根号表均可用根号表示示)n(3)已测得小球抛出前下滑的高度为已测得小球抛出前下滑的高度为0.50m，设设E1和和E2分别为开始下滑时和抛出时的机械分别为开始下滑时和抛出时的机械能，则小球从开始下滑到抛出的过程中机械能，则小球从开始下滑到抛出的过程中机械能的相对损失能的相对损失 100%_%(保留两位有效数保留两位有效数字字)n解析：解

18、析：本题主要考查平抛运动实验，验证机本题主要考查平抛运动实验，验证机械能守恒等知识点；意在考查考生的实验操械能守恒等知识点；意在考查考生的实验操作能力，读取数据和数据处理能力及处理实作能力，读取数据和数据处理能力及处理实际问题的能力际问题的能力n(1)由图中直接读数得由图中直接读数得|y1y2|0.61m，|y1y3|1.61m，|x3x2|x2x1|60.100.60(m)n(2)因为平抛运动是由水平方向的匀速直线因为平抛运动是由水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动组成，由于运动和竖直方向的自由落体运动组成，由于 可以断定可以断定 P1不是平抛起点，且竖直方向前不是平抛起点，且竖直方向前面还有一段位移一定为面还有一段位移一定为h1 0.20m， n所以由所以由P1运动到运动到P2的时间也为的时间也为0.2s，平抛初，平抛初速度速度n(3)E1mgh， 则小球从开始下则小球从开始下滑到抛出的过程中机械能的相对损失为滑到抛出的过程中机械能的相对损失为 n答案：答案：(1)0.611.610.60(2)0.2