歡迎進(jìn)入物理課堂 第三節(jié)實(shí)驗(yàn) 研究平拋運(yùn)動 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 學(xué)會描繪平拋運(yùn)動軌跡的方法 2 根據(jù)運(yùn)動軌跡求平拋物體的初速度 重點(diǎn)難點(diǎn) 1 描繪小球做平拋運(yùn)動的軌跡 2 結(jié)合兩個方向上的分運(yùn)動 對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理 一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 用描跡法描出平拋物體的運(yùn)動軌跡 2 根據(jù)運(yùn)動軌跡求出平拋物體的初速度 2 調(diào)整木板 確定坐標(biāo)原點(diǎn)用懸掛在槽口的重垂線把木板調(diào)整到豎直方向 并使木板平面與小球運(yùn)動軌跡所在平面平行靠近 把小球放在槽口處 用鉛筆記下小球在槽口時球心在木板上的水平投影點(diǎn)O 用鉛筆在紙上把這個點(diǎn)記下來 O點(diǎn)即為坐標(biāo)原點(diǎn) 再利用重垂線畫出通過O點(diǎn)的豎直線 3 確定球的位置使小球由斜槽某一位置無初速度滾下 離開水平槽后做平拋運(yùn)動 先用眼睛粗略確定小球的運(yùn)動軌跡 然后使小球從同一位置無初速度滾下 在粗略確定的位置附近用鉛筆較準(zhǔn)確地描出小球通過的位置 并在坐標(biāo)紙上記下該點(diǎn) 用同樣的方法確定軌跡上其他各點(diǎn)的位置 4 建坐標(biāo)系 描繪軌跡取下坐標(biāo)紙 以過O點(diǎn)的豎直線作為y軸 過O點(diǎn)的水平線作為x軸 最后將紙上記下的一系列點(diǎn) 用平滑曲線連起來 即得到小球平拋運(yùn)動的軌跡 1 判斷平拋運(yùn)動的軌跡是不是拋物線如圖5 3 2所示 在x軸上作出等距離的幾個點(diǎn)A1 A2 A3 把線段OA1的長度記為l 則OA2 2l OA3 3l 由A1 A2 A3 向下作垂線 與其軌跡交點(diǎn)分別記為M1 M2 M3 圖5 3 2 若軌跡是一條拋物線 則各點(diǎn)的y坐標(biāo)和x坐標(biāo)之間應(yīng)該具有y ax2的關(guān)系 a是待定常量 用刻度尺測量某點(diǎn)的x y兩個坐標(biāo)值代入y ax2求出a 再測量其他幾個點(diǎn)的x y坐標(biāo)值 代入y ax2 若在誤差范圍內(nèi)都滿足這個關(guān)系式 則這條曲線是一條拋物線 特別提醒 1 計算初速度時 要在平拋運(yùn)動軌跡上選取距O點(diǎn)遠(yuǎn)些的點(diǎn) 以使結(jié)果更準(zhǔn)確 2 利用以上方法確定v0時 要以坐標(biāo)原點(diǎn)為出發(fā)點(diǎn) 在研究平拋運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)中 用一張印有小方格的紙記錄軌跡 小方格的邊長L 1 25cm 若小球在平拋運(yùn)動途中的幾個位置如圖5 3 3中a b c d所示 則圖5 3 3 1 求小球平拋運(yùn)動的初速度的計算式 用L g表示 其值是多少 2 a點(diǎn)是平拋小球拋出點(diǎn)的位置嗎 如果不是 那么拋出點(diǎn)的位置怎樣確定 方法總結(jié) 由于平拋運(yùn)動的豎直分運(yùn)動是自由落體運(yùn)動 所以有關(guān)自由落體的幾個推論在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理中可以使用 1 誤差分析 1 斜槽末端沒有調(diào)水平 小球離開斜槽后不做平拋運(yùn)動 2 確定小球運(yùn)動的位置時不準(zhǔn)確 3 量取軌跡上各點(diǎn)坐標(biāo)時不準(zhǔn)確 2 注意事項(xiàng) 1 實(shí)驗(yàn)中必須調(diào)整斜槽末端點(diǎn)的切線水平 將小球放在斜槽末端水平部分 將其向兩邊各輕輕撥動一次 看其是否會加速或減速運(yùn)動 2 方木板必須處于豎直平面內(nèi) 固定時要用重垂線檢查坐標(biāo)紙豎線是否豎直 3 小球每次必須從斜槽上同一位置滾下 4 坐標(biāo)原點(diǎn)不是槽口的端點(diǎn) 應(yīng)是小球出槽口時球心在木板上的投影點(diǎn) 5 小球開始滾下的位置高度要適中 以使小球平拋運(yùn)動的軌跡由坐標(biāo)紙的左上角一直到達(dá)右下角為宜 6 在軌跡上選取離坐標(biāo)原點(diǎn)O點(diǎn)較遠(yuǎn)的一些點(diǎn)來計算初速度 在做 研究平拋運(yùn)動 的實(shí)驗(yàn)時 1 除了木板 小球 斜槽 鉛筆 圖釘之外 下列器材中還需要的是 選填代號 A 游標(biāo)卡尺B 秒表C 坐標(biāo)紙D 天平E 彈簧秤F 重垂線 2 實(shí)驗(yàn)中 下列說法正確的是 選填代號 A 應(yīng)使小球每次從斜槽上相同的位置自由滑下B 斜槽軌道必須光滑 C 斜槽軌道末端可以不水平D 每次必須由靜止開始釋放小球E 小球運(yùn)動時不應(yīng)與面板上的坐標(biāo)紙相接觸F 要使描出的軌跡更好地反映真實(shí)運(yùn)動 記錄的點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)多一些G 將小球運(yùn)動的位置記錄在坐標(biāo)紙上后 取下白紙 用直尺將點(diǎn)連成折線 精講精析 1 實(shí)驗(yàn)中需確定豎直方向 故選重垂線 而準(zhǔn)確確定平拋小球的豎直位移和水平位移需選用坐標(biāo)紙 2 為保證小球每次做平拋運(yùn)動初速度相同 故A D正確 而軌道是否光滑只影響平拋初速度大小 不影響每次平拋初速度都相同 故B錯誤 軌道末端只有水平才能使拋體運(yùn)動時初速度方向水平 故C錯誤 小球運(yùn)動中 除受重力外 不能受其他力 故E對 記錄的點(diǎn)多一些 用平滑曲線連接各點(diǎn)而得到運(yùn)動軌跡時誤差就小一些 故F正確 G錯誤 答案 1 CF 2 ADEF 題后總結(jié) 要較準(zhǔn)確地描繪出平拋運(yùn)動的軌跡 需要實(shí)際操作中盡量滿足小球做平拋運(yùn)動的條件 獲取平拋運(yùn)動軌跡的其他方法1 噴水法如圖5 3 4所示 倒置的飲料瓶內(nèi)裝著水 瓶塞內(nèi)插著兩根兩端開口的細(xì)管 其中一根彎成水平 且加上一個很細(xì)的噴嘴 水從噴嘴中射出 在空中形成彎曲的細(xì)水柱 它顯示了平拋運(yùn)動的軌跡 將它描在背后的紙上 進(jìn)行分析處理 圖5 3 4圖5 3 5 2 頻閃照相法用數(shù)碼照相機(jī)可記錄下平拋運(yùn)動的軌跡 如圖5 3 5所示 由于相鄰兩幀照片間的時間間隔是相等的 只要測量相鄰兩照片上小球的水平位移 就很容易判斷平拋運(yùn)動水平方向上的運(yùn)動特點(diǎn) 經(jīng)典案例 如圖5 3 6所示為利用頻閃攝影方法拍攝的研究物體做平拋運(yùn)動規(guī)律的照片 圖中A B C為三個同時由同一點(diǎn)出發(fā)的小球 AA 為A球在光滑水平面上以速度v運(yùn)動的軌跡 BB 為B球以速度v被水平拋出后的運(yùn)動軌跡 CC 為C球自由下落的運(yùn)動軌跡 通過分析上述三條軌跡可得出結(jié)論 1 2 圖5 3 6 解題樣板 仔細(xì)觀察照片可以發(fā)現(xiàn) B C兩球在任一曝光瞬間的位置總在同一水平線上 說明平拋運(yùn)動物體B在豎直方向上的運(yùn)動規(guī)律與自由落體運(yùn)動相同 而A B兩小球在任一曝光瞬間的位置總在同一豎直線上 說明平拋運(yùn)動物體B在水平方向上的運(yùn)動規(guī)律與勻速直線運(yùn)動相同 答案 1 做平拋運(yùn)動的物體在水平方向做勻速直線運(yùn)動 2 做平拋運(yùn)動的物體在豎直方向上做自由落體運(yùn)動 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全