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1、高考物理 验研究平抛物体的运动课件第一页，本课件共有27页l自主学习自主学习l一、实验原理一、实验原理l 平抛物体的运动可以看作是两个平抛物体的运动可以看作是两个分运动的合运动：一个是水平方向的分运动的合运动：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 l 运动使小球做平抛运动，利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曲线上的某一点的坐标x和和y，根据重力，根据重力加速度加速度g的数值，利用公式的数值，利用公式ygt2/2，求，求
2、出小球的飞行时间出小球的飞行时间t，再利用，再利用匀速直线匀速直线自由落体自由落体第二页，本课件共有27页l公式公式xv0t，求出小球的水平分速度，即，求出小球的水平分速度，即为为小球做平抛运小球做平抛运动动的初速度的初速度 第三页，本课件共有27页l二、实验器材二、实验器材l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l三、实验步骤三、实验步骤l 1安装调整斜槽：用图钉把白纸钉在安装调整斜槽：用图钉把白纸钉在竖直板上，在木板的左上角固定斜槽，竖直板上，在木板的左上角固定斜槽，可用平衡法调整斜槽，即将小球轻放在可用
3、平衡法调整斜槽，即将小球轻放在斜槽平直部分的末端处，能使小球在平斜槽平直部分的末端处，能使小球在平直轨道上的直轨道上的 位置静止，就表明斜槽位置静止，就表明斜槽末端的水平已调好末端的水平已调好刻度尺刻度尺任意任意第四页，本课件共有27页l2调调整木板：用整木板：用悬悬挂在槽口的重垂挂在槽口的重垂线线把把木板木板调调整到整到竖竖直方向，并使木板平面与直方向，并使木板平面与小球下落的小球下落的竖竖直面平行然后把重垂直面平行然后把重垂线线方向方向记录记录到到钉钉在木板上的白在木板上的白纸纸上，固定上，固定木板，使在重复木板，使在重复实验实验的的过过程中，木板与程中，木板与斜槽的相斜槽的相对对位置保持
4、不位置保持不变变l3确定坐确定坐标标原点原点O：把小球放在槽口：把小球放在槽口处处，用用铅铅笔笔记记下球在槽口下球在槽口时时球心在木板上的球心在木板上的 ，O点即点即为为坐坐标标原点原点水平投影点水平投影点O第五页，本课件共有27页l4描描绘绘运运动轨动轨迹：迹：让让小球从斜槽上一个小球从斜槽上一个 位置自由下滑，用眼睛粗略地确定做平抛位置自由下滑，用眼睛粗略地确定做平抛运运动动的小球在某一的小球在某一x值处值处(如如x1cm)的的y值值，再用，再用铅铅笔笔较较准确地确定小球通准确地确定小球通过过的位的位置，并在坐置，并在坐标纸标纸上上记记下下这这一点一点l用同用同样样的方法，找出小球平抛的方
5、法，找出小球平抛轨轨迹上的一迹上的一系列位置系列位置l用平滑的曲用平滑的曲线线把所把所记记下的小球通下的小球通过过的位置的位置连连接起来就得出小球做平抛运接起来就得出小球做平抛运动动的的轨轨迹迹确定的确定的第六页，本课件共有27页l5测测量量记录记录数据：以数据：以O点点为为原点画出原点画出竖竖直向下的直向下的y轴轴和水平向右的和水平向右的x轴轴，并在曲，并在曲线线上上选选取取A、B、C、D、E、F六个不同六个不同的点，用刻度尺和三角板的点，用刻度尺和三角板测测出它出它们们的坐的坐标标x和和y，记录记录在在设计设计的表格内的表格内l6计计算初速度：用公式算初速度：用公式 和和 计计算出小球的初
6、速度算出小球的初速度v0，最后，最后计计算出算出v0的的平均平均值值，并将有关数据，并将有关数据记记入表格内入表格内xv0ty gt2第七页，本课件共有27页l深化拓展深化拓展l一、实验注意事项一、实验注意事项l1实验中必须保持通过斜槽末端点的切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线水平，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，并使球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小球的运动靠近图板但不接触l2小球必须每次从斜槽上同一位置由静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，每止滚下，即在斜槽上固定一个挡板，
7、每次都从挡板位置释放小球次都从挡板位置释放小球第八页，本课件共有27页l3坐坐标标原点原点(小球做平抛运小球做平抛运动动的起点的起点)不不是槽口的端点，是槽口的端点，应应是小球在槽口是小球在槽口时时，球心，球心在木板上的水平投影点在木板上的水平投影点l4要在斜槽上适当的高度要在斜槽上适当的高度释释放小球，使放小球，使它以适当的水平初速度抛出，其它以适当的水平初速度抛出，其轨轨迹由迹由图图板左上角到达右下角；要在平抛板左上角到达右下角；要在平抛轨轨迹上迹上选选取距取距O点点远远一些的点来一些的点来计计算小球的初速度，算小球的初速度，这样这样可以减小可以减小测测量量误误差差第九页，本课件共有27页
8、l二、实验误差分析二、实验误差分析l1安装斜槽时，其末端不水平安装斜槽时，其末端不水平l2小球做平抛运动受空气阻力影响，宜小球做平抛运动受空气阻力影响，宜用密度大的金属小球用密度大的金属小球l3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尽相同l4建立坐标系时，可能误将斜槽末端端建立坐标系时，可能误将斜槽末端端口作为坐标原点口作为坐标原点第十页，本课件共有27页l针对训练针对训练l图甲是图甲是“研究平抛物体的运动研究平抛物体的运动”的实验的实验装置图，图乙是实验后在白纸上作的图装置图，图乙是实验后在白纸上作的图和所测数据和所测数据第十一页，本课件共有27页l(1)在在图图甲上甲上标标出出
9、O点及点及Ox轴轴、Oy轴轴，并，并说说明明这这两条坐两条坐标轴标轴是如何作出的是如何作出的l(2)说说明判断槽口切明判断槽口切线线是否水平的方法是否水平的方法l(3)实验过实验过程中程中释释放小球放小球时应时应注意什么？注意什么？l(4)根据根据图图乙中乙中给给出的数据，出的数据，计计算出此平算出此平抛运抛运动动的初速度的初速度v0.(取取g9.8m/s2)第十二页，本课件共有27页l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l(2)将小球放在槽口的水平部分，小球既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
10、口末端是不向里滚，也不向外滚，说明槽口末端是水平的水平的l(3)应注意每次小球都从轨道同一位置由应注意每次小球都从轨道同一位置由静止释放静止释放l(4)利用利用B点进行计算点进行计算第十三页，本课件共有27页l【例【例1】在做研究平抛运在做研究平抛运动动的的实验时实验时，让让小球多次沿同一小球多次沿同一轨轨道运道运动动，通，通过过描点法描点法画出小球平抛运画出小球平抛运动动的的轨轨迹迹l(1)为为了能了能较较准确地描准确地描绘绘运运动轨动轨迹，下面迹，下面列出一些操作要求，将你列出一些操作要求，将你认为认为正确的正确的选项选项的字母代号填在横的字母代号填在横线线上：上：_.第十四页，本课件共有
11、27页la通通过调节过调节使斜槽的末端保持水平使斜槽的末端保持水平lb每次每次释释放小球的位置必放小球的位置必须须不同不同lc每次必每次必须须由静止由静止释释放小球放小球ld记录记录小球位置小球位置时时每次改每次改变变的的x值值必必须须相同相同le小球运小球运动时动时不不应应与木板上的坐与木板上的坐标纸标纸相相接触接触lf取下坐取下坐标纸标纸，将球的各位置用直尺将，将球的各位置用直尺将点点连连成折成折线线l(2)若用一若用一张张印有小方格的印有小方格的纸记录轨纸记录轨迹，迹，小方格的小方格的边长为边长为L1.25cm，小球在平抛，小球在平抛运运动动途中的几个位置如途中的几个位置如图图中的中的a
12、、b、c、d所示，所示，则则小球平抛的初速度的小球平抛的初速度的计计算式算式为为v0_(用用L、g表示表示)，其，其值值是是_；小球在；小球在b点的速度大小点的速度大小为为_(取取g9.8m/s2)第十五页，本课件共有27页l思路点拔思路点拔(1)在探究过程中要注意到在探究过程中要注意到平抛运动规律的特点平抛运动规律的特点等时性、独立等时性、独立性、竖直方向做自由落体运动等等，才性、竖直方向做自由落体运动等等，才能有效地做好实验能有效地做好实验(2)在竖直方向上满在竖直方向上满足匀变速运动的一切规律，在水平方向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相等相等时间经过的位移相等第十六
13、页，本课件共有27页l解析解析(1)只有斜槽的末端保持水平，只有斜槽的末端保持水平，小球才具有水平初速度，其运动才是平抛小球才具有水平初速度，其运动才是平抛运动，故运动，故a对；每次从斜槽上同一高度处对；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由静止释放小球，是为了使小球有相同的初速度，故初速度，故b错，错，c对；如果小球在运动对；如果小球在运动过程中与木板上的坐标纸接触，就会改变过程中与木板上的坐标纸接触，就会改变它的运动，便不是平抛运动，故它的运动，便不是平抛运动，故e对；对对；对d选项，每次改变的选项，每次改变的x值不一定相同；对值不一定相同；对f选项，不应连成折线，应
14、连成平滑的曲线选项，不应连成折线，应连成平滑的曲线第十七页，本课件共有27页l(2)因小球在水平方向的运动为匀速直线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运动，由图中可看出相邻两点的水平位移均为均为2L，故每相邻两点之间的时间间隔，故每相邻两点之间的时间间隔是相等的，设为是相等的，设为T，由于平抛运动在竖直，由于平抛运动在竖直方向是自由落体运动，在水平方向是匀速方向是自由落体运动，在水平方向是匀速直线运动，根据运动学知识可知：直线运动，根据运动学知识可知：第十八页，本课件共有27页l小球在小球在b点的竖直分速度点的竖直分速度 (利用中间时刻的瞬时速度等于整段时间利
15、用中间时刻的瞬时速度等于整段时间的平均速度规律的平均速度规律)，小球在，小球在b点的速度点的速度 第十九页，本课件共有27页l总结提升总结提升对实验中实验原理的理解和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，实验器材的正确使用是做好实验必需的，对于第对于第(2)问，求平抛物体的初速度，要问，求平抛物体的初速度，要注意观察图中注意观察图中a、b、c、d的位置关系，的位置关系，可以看出：相邻两点间的水平位移相等，可以看出：相邻两点间的水平位移相等，竖直位移之比为竖直位移之比为123，从而可断定，从而可断定a点不是抛出点，不能用点不是抛出点，不能用 来求初来求初速度平抛运动在竖直方
16、向上的分运动速度平抛运动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内的位移差是线运动在连续相等的时间内的位移差是一个常量，即一个常量，即sat2这个推论来求时间这个推论来求时间第二十页，本课件共有27页l(2009全国全国)某同学利用某同学利用图图1所示装置所示装置做做“研究平抛运研究平抛运动动”的的实验实验，根据，根据实验结实验结果在坐果在坐标纸标纸上描出了小球水平抛出后的上描出了小球水平抛出后的运运动轨动轨迹，但不慎将画有迹，但不慎将画有轨轨迹迹图线图线的坐的坐标纸丢标纸丢失了一部分，剩余部分如失了一部分，剩余部分如图图2
17、所示所示图图2中水平方向与中水平方向与竖竖直方向每小格的直方向每小格的长长度均代表度均代表0.10m，P1、P2和和P3是是轨轨迹迹图线图线上的上的3个点，个点，P1和和P2、P2和和P3之之间间的水平的水平距离相等距离相等l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)第二十一页，本课件共有27页l(1)设设P1、P2和和P3的横坐的横坐标标分分别为别为x1、x2和和x3，纵纵坐坐标标分分别为别为y1、y2和和y3.从从图图2中中可可读读出出|y1y2|_m，|y1y3|_m，|x1x2|_m(保留两位小数保留两位小数)第二十二页，本课件共有27页l(2)若已若已测测
18、知抛出后小球在水平方向上做匀速运知抛出后小球在水平方向上做匀速运动动，利用，利用(1)中中读读取的数据，取的数据，求出小球从求出小球从P1运运动动到到P2所用的所用的时间为时间为_s，小球抛出后的水平速度，小球抛出后的水平速度为为_m/s(均可用根号表示均可用根号表示)l(3)已已测测得小球抛出前下滑的高度得小球抛出前下滑的高度为为0.50m，设设E1和和E2分分别为别为开始下滑开始下滑时时和抛出和抛出时时的机械能，的机械能，则则小球从开始下滑到抛出的小球从开始下滑到抛出的过过程中机械能的相程中机械能的相对损对损失失 100%_%(保留两位有效数字保留两位有效数字)第二十三页，本课件共有27页
19、l解析：解析：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作能力，读取数据和数据处理能力及处理实际问题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际问题的能力的能力l(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)l(2)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，由于成，由于 可以断定可以断定 P1不是平抛起点，不是平抛起点，且竖直方
20、向前面还有一段位移一定为且竖直方向前面还有一段位移一定为h1 0.20m，第二十四页，本课件共有27页l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，平抛初速度，平抛初速度l(3)E1mgh，则小球从开始下滑到抛出的过则小球从开始下滑到抛出的过程中机械能的相对损失为程中机械能的相对损失为 l答案：答案：(1)0.611.610.60(2)0.203.0(3)8.2 第二十五页，本课件共有27页l【例【例2】在在“研究平抛物体的运研究平抛物体的运动动”实验实验中，某同学在建立直角坐中，某同学在建立直角坐标标系系时时，如，如图图所示有一所示有一处处失失误误，假，假设设他在安装他在安
21、装实验实验装装置和置和进进行其他操作行其他操作时时准确无准确无误误l(1)观观察察图图可知，他的失可知，他的失误误之之处处是：是：_l(2)他根据他根据记录记录建立坐建立坐标标系，运用所学系，运用所学实实验验原理原理测测得的平抛初速度得的平抛初速度值值与其真与其真实值实值相比相比_(选选填填“偏大偏大”、“相等相等”或或“偏小偏小”)第二十六页，本课件共有27页解析解析(1)由图可以看出该同学错误地将坐标原点取由图可以看出该同学错误地将坐标原点取在槽口处，坐标系原点应建立在飞离斜槽口的小球重在槽口处，坐标系原点应建立在飞离斜槽口的小球重心处，即在槽口上方心处，即在槽口上方r(r为球半径为球半径)处处l(2)由于坐标原点偏下，所以在计算飞行时间时由于坐标原点偏下，所以在计算飞行时间时 l 偏小，而偏小，而 应比真实值偏大应比真实值偏大l答案答案(1)见解析见解析(2)偏大偏大l总结提升总结提升本实验的目的之一是研究平抛运动的竖直方向与水平方本实验的目的之一是研究平抛运动的竖直方向与水平方向的运动性质其次是熟悉平抛运动的性质，掌握对实验数据的处理向的运动性质其次是熟悉平抛运动的性质，掌握对实验数据的处理方法方法第二十七页，本课件共有27页