实验研究平抛运动学案

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1、海南省海口市第十四中学高中物理必修二学案:第五章曲线运动3实验：研究平抛运动班级组别座号姓名一、实验目的1.描绘平抛运动的轨迹。2.通过平抛运动的轨迹研究平抛运动的特点。3.根据平抛运动的轨迹判断平抛运动为抛物线运动。4.根据平抛运动的轨迹求平抛运动的初速度。二、实验原理平抛运动可以看做是两个分运动的合运动：一个是水平方向的匀速直线运动，另一个是竖直方向的自山落体运动。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。测出曲线上某一点的坐标x和y,根据重力加速度g的数值，利用公式求ynigt

2、,出小球的飞行时间t,再利用公式X二V°t,求出小球的水平分速度即为J"儘,小球做平抛运动的初速度。三、实验器材斜槽、铁架台、木板、小球、图钉、铅笔、刻度尺、三角板、重垂线、能水平喷出细水柱的饮料瓶等。四、实验过程参考案例一：用如图所示装•置完成实验实验步骤及数据处理123456安装实验器材。检验斜槽的末端是否水平，坐标纸上的竖线是否竖肓。在处标纸上建立直角处标系。从一固定位置无初速度释放小球,描点。根据描岀的小球运动轨迹计算小球的初速度。根据实验获得的平抛轨迹判断平抛运动的轨迹是否为抛物线。参考案例二：利用水平喷出的细水柱

3、显示平抛运动的轨迹1.实验步骤(1)将饮料瓶装上水，瓶口插上两根两端开口的细管，其屮一根开口水平，水平端为喷嘴。(1)将饮料瓶倒置固定，让水从喷嘴喷出。(2)将透明胶片竖直放置，在透明胶片上描出水流的轨迹。1.数据处理：在轨迹上选取儿个不同的点，用刻度尺和三角板测出它们的坐标x和y,根据平抛运动的特点代入公式中，求得初速度。参考案例三：用频闪照相法探究平抛运动频闪照相是指每隔一定时间对同--物体进行一次照相，并将其位置呈现在同一张底片上的技术。先观察频闪照片,分析两个小球在竖直方向上的运动情况：它们在同一时间内卜•落的高度相

4、同，验证了平抛运动的竖直分运动是白由落体运动；再测量知平抛小球在相等时间里通过的水平距离相同,从而证明平抛运动的水平分运动是匀速直线运动，R竖直方向的分运动不影响水平方向的分运动。五、探究思考与讨论1.探究实验装置及操作(1)若采用“参考案例一”，为什么要求斜槽末端水平？怎样证明斜槽末端水平?(2)若采用“参考案例一”，为什么小球每次必须从斜槽上同一位置无初速度滚下?(3)实验过程中，若采用“参考案例一”，小球运动轨迹是怎样描出的?(4)若采用“参考案例二”，如图，为什么在瓶中要插入另一根细直管？其作用是什么？2.探究实验数

5、据处理(1)若采用“参考案例一”，怎样建立坐标系？怎样确定坐标原点?(2)如何判断平抛运动的轨迹是否为抛物线？(3)怎样根据描出的运动轨迹计算平抛运动的初速度?【知识点拨】1.实验注意事项(1)做第一个案例实验时要注意：①斜槽末端要水平。②每次都使小球在斜槽上从同一位置滚下。③每次都使小球由静止开始滚下。④描点时应记录小球球心的位置。⑤用平滑的曲线连接各点，不能用折线连接各点。2•“参考案例一”的误差来源若实验采用的是“参考案例一”实验，误差主要来源于以下几方面：（1）斜槽末端不严格水平，导致小球的运动不是严格的平抛运动；（

6、2）确定小球的位置时不准确；（3）测量轨迹上各点坐标时不准确；（4）小球从斜槽上滚下的初速度不为0。六、典例分析1、实验原理、步骤的理解【典例11在“研究平抛物体的运动”的实验中，可以描绘物体做平抛运动的轨迹和求物体的平抛初速度。实验简要步骤如下：A.让小球多次从位置由静止滚下，记卞小球穿过卡片孔的一•系列位置。安装好器材，注意斜槽末端水平和平板竖直，记卜-斜槽末端0点和过0点的竖直线。检测斜槽末端水平的方法是oC.测出曲线一上某点的坐标x、y,用v0二算出该小球的平抛初速度。实验盂要对多个点求v0的值，然后求它们的平均值。

7、D.取下白纸，以0为原点，以竖直线为y轴，以垂直竖直线的方向为x轴建立坐标系，用平滑曲线画出平抛轨迹。（1）上述实验步骤的合理顺序是（只排列序号即可）。（2）补充完整实验步骤，2、实验数据的处理【典例2】（2012•扶沟高一检测）在研究小球平抛运动的实验中，某同学只记录了A、B、C三个点而忘了抛出点的位置，今取A为坐标原点，建立了如图所示的坐标系，平抛轨迹上三点的坐标值图中已标出,g=10m/s2,贝lj：（1）小球由A运动到B所用的时间为s；（2）小球平抛的初速度为m/s；⑶小球经过B点时的速度大小为m/s；⑷小球水平抛；

8、l*i点的坐标为x=cm,y=cm。【解析】（1）A、B,B、C的水平位移相等，故A到B与B到C的时间相等，根据竖直方向上△尸gT2得，["0纠oi15-40(0.25-0.15y/cmx/cmAx0I⑵小球平抛的初速度v0=-=-m/s=1.0m/so（3）小球在B点竖直方向的速度VB