物理必修 第二册3 实验：探究平抛运动的特点背景图ppt课件

这是一份物理必修 第二册3 实验：探究平抛运动的特点背景图ppt课件，共27页。PPT课件主要包含了实验自主学习，描迹法，频闪照相法，v0t，实验互动探究，实验典例突破，课堂素养达标等内容，欢迎下载使用。
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、实验器材斜槽(带小球)、木板及竖直固定支架、白纸、图钉、重垂线、三角板、铅笔、刻度尺。
三、实验原理与设计1.实验的基本思想:用_______(或喷水法或___________)得到物体平抛运动的轨迹。2.实验原理:使小球做平抛运动,利用_______描绘小球的运动轨迹,建立坐标系,测出轨迹曲线上某一点的坐标x和y,由公式:x=___和y=____,可得v0= 。3.实验设计:(1)判断平抛运动的轨迹是不是抛物线。(2)求平抛初速度。
【实验过程】一、实验步骤(以斜面小槽法为例)(1)按实验原理图甲所示安装实验装置,使斜槽末端水平。调节调平螺丝,使背板处于竖直平面内,卡好倾斜挡板N。将一张白纸衬垫一张复写纸,紧贴在背板上。
(2)以水平斜槽末端端口上钢球球心位置为坐标原点O,过O点画出竖直的y轴和水平的x轴(3)使钢球从斜槽上同一位置由静止滚下,从末端飞出后做平抛运动。钢球落在倾斜的挡板上,就会挤压复写纸,在白纸上留下印痕。(4)上下调节挡板N,通过多次实验,在白纸上记录钢球所经过的多个位置。(5)将白纸从木板上取下,从O点开始连接画出的若干点描出一条平滑的曲线,如图乙所示。
二、数据收集与分析1.在x轴上作出等距离的几个点B1、B2、B3……向下作垂线,垂线与抛体轨迹的交点记为M1、M2、M3……,再过M1、M2、M3……作y轴的垂线分别交于A1、A2、A3……用刻度尺测量各点的坐标(x,y)(1)代数计算法:将某点(如M3点)的坐标(x,y)代入y=ax2求出常数a,再将其他点的坐标代入此关系式看看等式是否成立,若等式对各点的坐标都近似成立,则说明所描绘得出的曲线为抛物线。(2)图像法:建立y-x2坐标系,根据所测量的各个点的x坐标值计算出对应的x2值,在坐标系中描点,连接各点看是否在一条直线上,若大致在一条直线上,则说明平抛运动的轨迹是抛物线。
2.计算初速度:在小球平抛运动轨迹上选取分布均匀的六个点——A、B、C、D、E、F,用刻度尺、三角板测出它们的坐标(x,y),并记录在表格中。
已知g值,利用公式y= gt2和x=v0t,求出小球做平抛运动的初速度v0,最后算出v0的平均值。
【误差分析】1.实验原理不完善造成系统误差:(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。(2)小球每次自由滚下时起始位置不完全相同,导致轨迹出现误差。2.测量、操作不够准确造成偶然误差:(1)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。(2)确定小球运动的位置时不准确,会导致误差。(3)量取轨迹上各点坐标时不准确,会导致误差。
【实验探究】1.安装实验装置时为什么要调整斜槽末端水平?如何判断斜槽末端是否水平?提示:调整斜槽末端水平的目的是保证小球离开斜槽后做平抛运动;将小球放在斜槽末端水平部分,将其向两边各轻轻拨动一次,若没有明显的运动倾向,斜槽末端的切线就水平了。2.实验中为什么要使小球从斜槽上同一位置无初速度释放?提示:使小球从斜槽上同一位置无初速度释放的目的是使小球每次做平抛运动时的初速度相同,以保证小球每次做平抛运动的轨迹相同。
类型1 实验仪器与实验操作【典例1】(1)在做“研究平抛运动”实验时,除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外,下列器材中还需要的有　　　　。 A.游标卡尺　　　　B.秒表　　　　　　C.坐标纸D.天平E.弹簧测力计F.重垂线
(2)(多选)实验中,下列说法正确的是(　　)A.应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下B.斜槽轨道必须光滑C.要使描出的轨迹更好地反映真实运动,记录的点应适当多一些D.斜槽轨道末端可以不水平(3)(多选)引起实验结果偏差较大的原因可能是(　　)A.安装斜槽时,斜槽末端切线方向不水平B.确定Oy轴时,没有用重垂线 C.斜槽不是绝对光滑的,有一定摩擦D.空气阻力对小球运动有较大影响
【解析】(1)实验中需要在坐标纸上记录小球的位置,描绘小球的运动轨迹,需要利用重垂线确定坐标轴的y轴。故C、F是需要的。(2)使小球从斜槽上同一位置滚下,才能保证每次的轨迹相同,A正确。斜槽没必要必须光滑,只要能使小球飞出的初速度相同即可,B错误。实验中记录的点越多,轨迹越精确,C正确。斜槽末端必须水平,才能保证小球离开斜槽后做平抛运动,D错误。(3)小球从斜槽末端飞出时,斜槽切线不水平,y轴方向不沿竖直方向,空气阻力对小球运动有较大影响,都会影响小球的运动轨迹或计数点的坐标值,从而引起较大的实验误差,而斜槽不绝对光滑只会影响小球平抛的初速度大小,不会影响实验结果偏差大小,故A、B、D正确。答案:(1)C、F　(2)A、C　(3)A、B、D
类型 2实验数据处理【典例2】图甲是“探究平抛运动的特点”的实验原理装置图,经过分析得出了平抛运动在水平方向做匀速直线运动,竖直方向做自由落体运动的结论。
(1)图乙是正确实验取得的数据,其中O为抛出点,则此小球做平抛运动的初速度为　　　　 m/s。(g取9.8 m/s2) (2)在另一次实验中将白纸换成方格纸,每个格的边长L=5 cm,通过实验,记录了小球在运动途中的三个位置,如图丙所示,则该小球做平抛运动的初速度为　　　m/s;B点的竖直分速度为　　　　m/s。(g取10 m/s2) 
【解析】(1)由于O为抛出点,根据平抛运动的运动特点,有x=v0t,y= gt2,由图乙中运动轨迹的点坐标x=32 cm=0.32 m,y=19.6 cm=0.196 m,代入解得v0=1.6 m/s。(2)在竖直方向上,根据Δy=2L=gT2得,T= =0.1 s,则小球平抛运动的初速度v0= =1.5 m/s;B点竖直分速度vyB= =2 m/s答案:(1)1.6　 (2)1.5　2
1.(多选)为了验证平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动,用如图所示的装置进行实验。用小锤打击弹性金属片,A球水平抛出,同时B球被松开,自由下落。关于该实验,下列说法中正确的有(　　)A.两球的质量应相等B.两球应同时落地C.应改变装置的高度,多次实验D.实验也能说明A球在水平方向上做匀速直线运动
【解析】选B、C。平抛运动在竖直方向上的分运动为自由落体运动,因为等高并同时运动,所以两球同时落地,B项正确;为了探究平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动,需要改变装置的高度,多次实验,C项正确。
2.(多选)在“研究平抛物体的运动”的实验中,小球做平抛运动的坐标原点位置是(设小球半径为r)(　　)A.斜槽口末端O点B.小球在槽口时,球心在木板上的投影点C.槽口O点正前方r处D.小球放在槽口末端时,过小球最高点的水平线与槽口的竖直线的交点正下方r处【解析】选B、D。小球做平抛运动的起点不是槽口的端点,而是球在槽口时,球心在板上的水平投影点,该投影点的位置要比槽口的位置高一些,确定该投影点的位置用选项B、D的说法即可。
3.在“探究平抛运动的运动规律”的实验中,可以描绘出小球平抛运动的轨迹,实验简要步骤如下:A.让小球多次从　　　　　　　　　　　滚下,记下小球碰到铅笔笔尖的一系列位置。 B.安装好器材,注意　　　　　　　　　　,记下平抛初位置O点和过O点的竖直线。 C.取下白纸,以O为原点,以竖直线为y轴建立坐标系,用平滑曲线画平抛运动物体的轨迹。(1)完成上述步骤,将正确的答案填在横线上。(2)上述实验步骤的合理顺序是　　　　　　。 
【解析】(1)该实验中要保证每次小球做平抛运动的轨迹相同,这就要求小球平抛的初速度相同,而且初速度是水平的,因此在具体实验操作中要调整斜槽末端水平,方木板竖直且板面与斜槽末端切线平行紧靠斜槽末端放置,同时让小球多次从同一位置无初速度地释放。(2)实验操作中要先安装仪器,然后进行实验操作,故实验顺序为BAC。答案:(1)同一位置无初速度　调整斜槽末端水平,方木板竖直且与斜槽末端切线平行紧靠斜槽末端　(2)BAC
4.(2020·天津等级考)某实验小组利用图1所示装置测定平抛运动的初速度。把白纸和复写纸叠放一起固定在竖直木板上,在桌面上固定一个斜面,斜面的底边ab与桌子边缘及木板均平行。每次改变木板和桌边之间的距离,让钢球从斜面顶端同一位置滚下,通过碰撞复写纸,在白纸上记录钢球的落点。
(1)为了正确完成实验,以下做法必要的是　　　。 A.实验时应保持桌面水平B.每次应使钢球从静止开始释放C.使斜面的底边ab与桌边重合D.选择对钢球摩擦力尽可能小的斜面
(2)实验小组每次将木板向远离桌子的方向移动0.2 m,在白纸上记录了钢球的4个落点,相邻两点之间的距离依次为15.0 cm、25.0 cm、35.0 cm,示意如图2。重力加速度g=10 m/s2,钢球平抛的初速度为　　　　m/s。 (3)图1装置中,木板上悬挂一条铅垂线,其作用是　　　　　　　　　　　　　　　。 
【解析】(1)选A、B。由于本实验要测定平抛运动的初速度,钢球从固定斜面滑下后,桌面应保持水平才能保证初速度水平,故A正确;要保证每次释放都是同一个平抛运动,应使钢球从同一位置由静止开始释放,保证做平抛运动时的初速度相同,减小实验误差,故B正确;若斜面的底边ab与桌边重合,则钢球下滑后将做斜下抛运动,故C错误;钢球下滑时对斜面是否粗糙无要求,只要确保钢球能下滑即可,故D错误。故选A、B。