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1、第一章抛 体 运 动目标定位1.学会用实验的方法描绘平抛运动的轨迹.2.会根据平抛运动的轨迹计算平抛运动的初速度.3.掌握描迹法、频闪照相法等探究实验的常用方法.实验:研究平抛运动知识探究自我检测一、描绘平抛运动的轨迹知识探究1.实验器材斜槽、小球、方木板、图钉、刻度尺、铅垂线、铅笔、坐标纸、铁架台.2.实验步骤(1)按图1甲所示安装实验装置,使斜槽末端水平.(2)以水平槽末端端口上小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.图1(3)使小球从斜槽上同一位置由静止滚下,把笔尖放在小球可能经过的位置上,如果小球运动中碰到笔尖,就用铅笔在该位置画上一点.用同样的方法,在小球运动路线
2、上描下若干点.(4)将白纸从木板上取下,从O点开始通过画出的若干点描出一条平滑的曲线,如图乙所示.3.注意事项(1)实验中必须调整斜槽末端的切线水平(将小球放在斜槽末端水平部分,若小球静止,则斜槽末端水平).(2)方木板必须处于竖直平面内,固定时要用铅垂线检查坐标纸竖线是否竖直.(3)小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放.(4)坐标原点不是槽口的端点,应是小球出槽口时球心在木板上的投影点.(5)小球开始滚下的位置高度要适中,以使小球做平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜.二、计算平抛运动的初速度计算平抛运动的初速度可以分为两种情况1.平抛轨迹完整(即含有抛出点)在轨迹上任取一点,
3、测出该点离原点的水平位移x及竖直位移y,就可求出初速度v0.2.平抛轨迹残缺(即无抛出点)在轨迹上任取三点A、B、C(如图2所示),使A、B间及B、C间的水平距离相等,由平抛运动的规律可知A、B间与B、C间所用时间相等,设为t,则hhBChABgt2图2典例精析例1在“研究平抛运动”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 释放,在一张印有小方格的纸上记下小球经过的一系列位置,如图3中a、b、c、d所示.图3B.按实验原理图安装好器材,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,用平滑曲线画出平抛运动物体的运
4、动轨迹.(1)完成上述步骤,将正确的答案填在横线上.解析这种方法,需让小球重复同一个平抛运动多次,才能记录出小球的一系列位置,故必须让小球每次由同一位置静止释放.斜槽末端切线水平,小球才会做平抛运动.答案同一位置静止斜槽末端切线水平(2)上述实验步骤的合理顺序是 .(3)已知图中小方格的边长L1.25 cm,则小球平抛的初速度为v0 (用L、g表示),其值是 .(取g9.8 m/s2)B、A、C代入数据得v00.71 m/s0.71 m/s(4)b点的速度vb .(用L、g表示)例2在“研究平抛运动”的实验中,为了确定小球不同时刻在空中所处的位置,实验时用了如图4所示的装置.先将斜槽轨道的末端
5、调整至水平,在一块平整的木板表面钉上白纸和复写纸.将该木板竖直立于水平地面上,使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞到木板并在白纸上留下痕迹A;将木板向远离槽口方向平移距离x,再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞在木板上得到痕迹B;又将木板再向远离槽口方向平移距离x,小球再从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,再得到痕迹C,若测得木板每次移动距离x10.00 cm,A、B间距离y15.02 cm,B、C间距离y214.82 cm.请回答下列问题:(g取9.8 m/s2)图4(1)每次都要使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止释放是为了 .解析为了保证小球每次做平抛运动的初速度相同.答案见解析(2)
6、根据以上直接测量的物理量求得小球初速度的表达式为v0 (用题中所给字母表示).解析由题意知,小球从A到B、B到C的运动时间相等,设为T,(3)小球初速度的测量值为 m/s.解析代入数据得v01.00 m/s1.001.如 图 5甲 所 示 的 演 示 实 验 中,A、B两 球 同 时 落 地,说 明 .某同学设计了如图乙所示的实验:将两个相同斜滑轨道固定在同一竖直面内,最下端水平.把两个质量相等的小钢球从斜轨道的同一位置由静止同时释放,滑道2与光滑水平板吻接,则将观察到的现象是 ,这说明 .自我检测1 2 31 2 3图51 2 3解析两球在空中的运动时间相同,所以题图甲说明平抛运动在竖直方向
7、上是自由落体运动;题图乙的现象是球1落到光滑水平板上并击中球2,说明平抛运动在水平方向上是匀速直线运动.答案平抛运动在竖直方向上是自由落体运动球1落到光滑水平板上并击中球2平抛运动在水平方向上是匀速直线运动2.甲同学在做“研究平抛运动”的课题研究时,得到如图6所示一小球做平抛运动的闪光照片的一部分,图中方格边长均为5厘米,g取10 m/s2,则闪光频率是 Hz,小球做平抛运动的初速度v0 m/s.1 2 3图61 2 3解析因为xABxBC,所以tABtBC,在竖直方向上,由ygT2得70.0550.0510T2,解得T0.1 s,故闪光频率为10 Hz.答案1023.试根据平抛运动原理设计测
8、量弹射器弹丸出射初速度的实验方法.提供的实验器材有:弹射器(含弹丸,如图7所示)、铁架台(带有夹具)、米尺.(1)画出实验示意图.解析如图所示答案见解析1 2 3图7(2)在安装弹射器时应注意:.解析安装时要注意弹射器应固定,且弹射器发射方向应保持水平.答案见解析1 2 3(3)实验中需要测量的物理量(在画出的示意图中用字母标出):.解析实验中需测量弹丸射出的水平距离x和弹射器与水平地面的高度差h.答案见解析1 2 3(4)由于弹射器每次射出的弹丸初速度不可能完全相等,在实验中应采取的方法是 .解析在弹射器高度不变的情况下多次实验,取x1、x2、xn的平均值 作为实验数据.答案见解析1 2 3(5)计算公式为 .1 2 3答案见解析