高中人教版 (2019)3 实验：探究平抛运动的特点授课ppt课件

这是一份高中人教版 (2019)3 实验：探究平抛运动的特点授课ppt课件，共60页。
一、实验目的：1、设法通过实验得到平抛运动的轨迹2、判断平抛运动的轨迹是不是抛物线3、计算平抛运动的初速度
1、如何获得小球做平抛运动的轨迹？
用频闪照相机得到物体运动的轨迹
二、平抛运动的理论分析
将平抛运动沿竖直方向和水平方向分解
初速度为零且只受重力作用
小球做平抛运动的实验装置
（1）先研究竖直方向，如何证明竖直方向是自由落体运动？
（2）再研究水平方向，如何证明水平方向是匀速直线运动？
我们结合牛顿运动定律和平抛运动的特点分析加上实验现象可知
平抛运动按理论可分解为竖直方向的自由落体运动和水平方向的匀速直线运动
令小球做平抛运动，利用描迹法描出小球的运动轨迹，即小球做平抛运动的曲线，建立坐标系，测出曲线上的某一点的坐标x和y，根据重力加速度g的数值，
铅笔、重垂线、刻度尺、有孔的纸片
实验 研究平抛运动的规律
1、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，并使其末端的切线保持水平.
2、调整木板：用悬挂在槽口的重锤线把木板调整到竖直方向、并使木板平面与小球下落的竖直面平行且靠近,固定好木板.
3、确定坐标原点O：把小球放在槽口处，用铅笔记下球在槽口时球心在白纸上的水平投影点O，O即为坐标原点.
4．描绘运动轨迹：在木板的平面上用手按住卡片，使卡片上有孔的一面保持水平，调整卡片的位置，使从槽上滚下的小球正好穿过卡片的孔，而不擦碰孔的边缘.
用铅笔在卡片缺口处的白纸上点个黑点，这就在白纸上记下了小球穿过孔时球心所对应的位置.
保证小球每次从斜槽上的同一位置由静止开始滑下，用同样的方法，可找出小球平抛轨迹上的一系列位置.
5、计算初速度：取下白纸，以O点为原点画出竖直向下的y轴和水平向右的x轴，用平滑的曲线把这些位置连接起来即得小球做平抛运动的轨迹.
用公式x＝v0t和y＝gt2/2计算出小球的初速度v0，最后计算出v0的平均值.
在曲线上选取A、B、C、D、E、F六个不同的点，用刻度尺和三角板测出它们的坐标x和y.
(1)保证斜槽末端的切线必须水平.(2)木板平面竖直且平行于小球平抛的轨道平面，并使小球的运动靠近木板但不接触. (3)坐标原点不在斜槽口的末端,应在槽口上方小球球心处.
(4)小球应在同一位置无初速自由释放；释放的高度要适当，使小球以合适的水平初速度抛出，其轨迹在坐标纸的左上角到右下角间分布，从而减小测量误差；(5)实验过程中木板不能动(6)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。
如何检验斜槽末端部分是否水平 ？
若将小球放在斜槽末端水平轨道的任何位置，小球都不滚动，则可以认为斜槽末端水平
调节木板，使重锤的吊线与平板的边线平行、与平板面平行；使小球平抛的轨道平面与板面平行且不发生碰撞
怎么判断木板面是否竖直?
怎么确定坐标原点O，建立直角坐标系?
把小球放在槽口末端处，用铅笔记下这时球的球心在坐标纸板上的水平投影点O，即为坐标原点(不是槽口端点)；再利用重锤线确定y轴方向和与之垂直的x轴方向.
1、如何判断平抛运动的轨迹是不是抛物线？
假设轨迹是一条抛物线，则轨迹上各点应满足y=ax2 。测出轨迹上某点的坐标(x、y)，带入y=ax2中求出a，就可知道代表这个轨迹的可能关系式；再测几个点的坐标代入验证.
2、怎样计算平抛物体的初速度？
测出轨迹上某一点的坐标(x、y)代入可求出v0
如图所示，在“研究平抛物体运动”实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长为L=1.25cm。若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则小球平抛运动的初速度的计算式为v0= （用L、g表示），其值是________（取g=10m/s2），小球在b点的速率是_________。
　　一个同学做“平抛物体运动”的实验，只在纸上记下重锤y方向，忘记在纸上记下斜槽末端位置，并在坐标纸上描下如图所示曲线．现在我们在曲线上取Ａ、Ｂ两点，用刻度尺分别量出它们到y轴的距离AC＝a,BD=b,AB的竖直距离h,则依据这些数据可求出小球的初速度为多少？
2．如图所示，用底部带孔的玻璃试管和弹簧可以组装一个简易“多功能实验器”，利用该实验器，一方面能测弹簧的劲度系数，另一方面可测量小球做平抛运动的初速度。(1)用该装置测量弹簧劲度系数k时需要读出几次操作时的 和 ，然后由公式 求出k的平均值。(2)使用该装置测量小球的初速度时，需要多次将弹簧的右端压到 (填“同一”或“不同”)位置。然后分别测出小球几次飞出后的 和 ，再由公式 求出初速度的平均值。
一学生做“研究平抛物体的运动”实验时，画运动轨迹只在白纸上画出了与初速度平行的Ox轴，忘了画坐标原点和Oy轴，而且也只画出了中间一部分轨迹，如图所示．如何只用一刻度尺得出小球的初速度(不需测实际数据只用物理量的符号代表所测量)．
测量方法：(简答)___________________．
得到的v0=_________________________．
解析:任取水平间距相等的三点1，2，3，如图示，测量水平间距s，竖直间距h1、h2．
(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，没有用重锤线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
【例题3】(对实验原理的理解和迁移应用)某科学兴趣小组利用下列装置验证小球平抛运动规律,设计方案如图甲所示,用轻质细线拴接一小球,在悬点O正下方有水平放置的炽热的电热丝P,当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断;MN为水平木板,已知悬线长为L,悬点到木板的距离OO'=h(h>L)。
(1)电热丝P必须放在悬点正下方的理由是　　　　　　　　　　　　　　　 　　　。(2)将小球向左拉起后自由释放,最后小球落到木板上的C点,O'C=s,则小球做平抛运动的初速度v0=　　　　。　(3)在其他条件不变的情况下,若改变释放小球时悬线与竖直方向的夹角θ,小球落点与O'点的水平距离s将随之改变,经多次实验,以s2为纵坐标、cs θ为横坐标,得到如图乙所示图象。则当θ=30°时,s为　　　　m。 
电热丝P放在悬点正下方,是因为当小球摆到最低点时,速度v0为水平方向,此时悬线刚好被烧断,以保证小球做平抛运动
由s2-cs θ图象可知s2=2-2cs θ,当θ=30°时,代入上式得s=0.52 m。
解析：(1)电热丝P放在悬点正下方,是因为当小球摆到最低点时,速度v0为水平方向,此时悬线刚好被烧断,以保证小球做平抛运动。(3)由s2-cs θ图象可知s2=2-2cs θ,当θ=30°时,代入上式得s=0.52 m。
力学是关于运动的科学，它的任务是以完备而又简单的方式描述自然界中发生的运动。 ——基尔霍夫