人教版 (新课标)必修23.实验:研究平抛运动…学案
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【课程学习目标】
(1)知道平抛运动的条件及相应控制方法。
(2)知道用实验获得平抛运动轨迹的方法。
(3)知道判断运动轨迹是否是抛物线的方法。
(4)知道测量初速度时需要测量的物理量。
(5)会推导平抛初速度的表达式,会计算平抛运动的初速度。
【课堂导学】
一、实验目的:(1)
(2)
二、实验器材:平抛运动实验仪(如图),白纸,刻度尺,铅笔。
三、实验原理:平抛运动可分解为水平方向上的
和竖直方向的 。若测出某物体作平抛运动的水平位移x和竖直位移y,则根据平抛运动的位移公式 ,可求得初速度
v0= 。
四、实验步骤:
(1)调整实验仪:使记录面板平面竖直,调节左右支脚螺丝,使重垂线与记录面板上的y轴 。再调节板后面的支脚螺丝,使重垂线与记录面板 。
调节斜槽固定螺丝,并使斜槽末端的 。
(2)建立坐标:将一张白纸固定在记录面板上,依照面板上的xy坐标,在白纸上用铅笔描出原点O,以及在x轴和y轴所在的直线上分别描点。将一白纸条固定在接球挡板上,并在上面放一张 。
(3)描绘运动轨迹:让小球从斜槽上固定位置 释放,打在接球挡板的复写纸上,在记录面板的白纸上对应的位置描点,记录小球落点位置,重复多次。取下白纸,连接x、y,建立xy坐标。并将记下的一系列点,用 连接起来,即得到小球做平抛运动的轨迹。
(4)检验运动轨迹是否是抛物线。在x轴上做出等距离的几个点A1、A2、A3……由A1、A2、A3向下作垂线,垂线与抛体轨迹的交点记为M1、M2、M3……如果轨迹的确是一条抛物线,各点的y坐标与x坐标间的关系应该具有 的形式 (a是一个待定的常量)。
(5)计算初速度。在曲线上取点,测出该点的水平位移x和竖直位移y,则根据公式 ,求得初速度。
五、注意事项:
(1)保证斜槽 的切线必须 。
(2)记录面板平面必须 且 小球平抛的轨道平面,固定时用重垂线检查是否竖直。
(3)坐标原点不在斜槽口的末端,应在槽口上方 处。
(4)小球应在 位置无初速自由释放;释放的高度要适当。
(5)要在平抛轨道上选取距O点远些的点来计算球的初速度,这样可使结果的误差较小。
【典例分析】
例1、在“研究平抛物体的运动”的实验中,如果小球每次从斜槽滚下的初始位置不同,则下列说法中错误的是( )
A.小球平抛的初速度不同 B.小球每次做不同的抛物线运动
C.小球在空中运动的时间每次均不同 D.小球每次平抛运动中下落的高度不同
例2、下列哪些因素会使本实验的误差增大( )
A.小球与斜槽之间有摩擦
B.建立坐标系时,以斜槽末端端口位置为坐标原点
C.安装斜槽时其末端不水平
D.根据曲线计算平抛运动的初速度时在曲线上取作计算的点离原点O较远
例3、(1)做本实验的实验装置如右下图所示,让小球多次沿同一轨道运动,通过描点法画小球做平抛运动的轨迹,为了能较准确地描绘运动轨迹,下面列出了一些操作要求,将你认为正确的选项前面的字母填在横线上:________________________.
A.通过调节使斜槽的末端保持水平
B.每次释放小球的位置必须不同
C.每次必须由静止释放小球
D.用记录小球位置时,接球档板每次必须严格地等距离上升
E.小球运动时不应与记录面板白纸(或方格纸)相触
F.将球的位置记录在纸上后,取下纸,用直尺将点连成折线
5
20
0
32
16
x/cm
y/cm
乙
A
B
C
D
甲
(2)做出平抛运动的轨迹后,为算出其初速度,实验中需直接测量的物理量有________________、____________________________,其初速度的表达式为v0=_______________。
例4、图甲是研究平抛运动的实验装置示意图,小球从斜面上一定高度处从静止释放,经过一段水平轨道后飞出。图乙是实验后在白纸上描出的轨迹和所测数据:
(1)请在图甲中的白纸ABCD上标出小球平抛运动的起始点O,并画出Ox、Oy轴。
(2)根据图乙中数据,可以算出此平抛运动的初速度v0=_________________m/s。
例5、如图所示,在《研究平抛运动》的实验中,描绘得到的平抛物体的轨迹的一部分,抛出点的位置没有记录,试根据图中的数据求出平抛运动的初速度。
参考答案
【课堂导学】
(1) 用实验的方法描出平抛运动的轨迹
(2) 根据平抛运动的轨迹求其初速度
匀速直线运动 自由落体运动
(1) 平行,平行,水平 (2) 复写纸 (3) 无初速、平滑曲线 (4)
(1) 末端 水平 (2) 竖直 平行 (3) 小球球心 (4) 同一
【典例分析】
例1、AB 例2、BC 例3、(1)ACE (2)水平位移x 竖直位移y
例4、1.6 例5、2m/s
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