2020-2021学年高一下学期物理鲁科版（2019）必修第二册课件：2.3 科学探究：平抛运动的特点

第3节　 科学探究:平抛运动的特点　　　　　　 实验目的 1.描绘物体平抛运动的轨迹并分析其特点。 2.根据平抛运动轨迹求平抛运动初速度。 实验器材 斜槽、小球、木板、铅垂线、坐标纸、图钉、 ___________、铅笔(或卡孔)等。  　刻度尺　 实验原理与设计 1.用_______作平抛运动的轨迹: (1)如图所示,小球从斜槽上滚下,通过水平槽飞出后做 _________。 (2)使小球每次都从斜槽上_________由静止释放,小球 在空中做平抛运动的轨迹相同。 (3)设法用铅笔描出小球经过的位置。 描点法 平抛运动 同一位置 (4)通过多次实验,在坐标轴上记录小球经过的多个位置,用平滑的曲线将各点连起来,从而得到小球做平抛运动的轨迹。 2.平抛运动初速度的求解: 用刻度尺测量平抛运动的水平位移x和竖直位移y,根据 公式x=v0t和y= gt2得初速度v0= 。 【实验过程】 一、实验步骤 1.用图钉把坐标纸钉在竖直木板上,在木板的左上角固定斜槽,并使其末端保持水平。 2.用悬挂在槽口的铅垂线把木板调整到竖直方向,并使木板平面与小球平抛的竖直面平行且靠近,固定好木板。 3.把小球放在槽口处,用铅笔记下小球在槽口时球心在木板上的水平投影点 O,再利用重垂线在纸上画出通过O点的竖直线。 4.将小球从斜槽上合适的位置由静止释放,使小球的运动轨迹大致经过坐标纸的右下角。 5.把笔尖放在小球可能经过的位置,如果小球运动中碰到笔尖,用铅笔在坐标纸该位置画上一点。用同样的方法,从同一位置释放小球,在小球运动路线上描下若干点。 二、数据收集与分析 1.根据实验记录,在坐标纸上描绘小球平抛运动的轨迹。 2.在平抛运动的轨迹上选取几个水平间距相等的测量点,测出并计算相应的物理量填入表中。 测量点 A B C D E F 水平位移x 竖直位移y 水平速度v0 3.将各点的 y 坐标和 x 坐标代入y=ax2 分别求出a,如 果求出的a值相等,则平抛运动的轨迹是抛物线。 4.将各点坐标值代入v0= 中,求出小球做平抛运动 的初速度 v0,最后算出初速度 v0 的平均值,并做好记 录。 【误差分析】 1.实验原理不完善造成系统误差。 2.测量、操作不够准确造成偶然误差: (1)安装斜槽时,其末端切线不水平,造成小球并非做平抛运动,测量的数据不准确。 (2)建立直角坐标系时,误以斜槽末端端口位置为坐标原点(实应以末端端口上的小球球心位置为坐标原点)。 (3)小球每次从槽上开始滚下的位置不相同,使得平抛的初速度也不相同。 【实验探究】 1.实验过程中,应注意哪些方面的安全操作问题? (科学态度与责任) 提示:不随意扔小球并注意小球落地过程,避免小球伤人或损坏实验室物品。 2.本实验中,为了减小误差,实验过程应注意什么问题? (科学思维) 提示:(1)斜槽末端点的切线必须保持水平。 (2)木板必须处在竖直平面内,与小球运动轨迹所在的竖直平面平行,使小球的运动靠近图纸但不接触。 (3)确保小球每次都从同一位置由静止开始滚下,以保证重复实验时,小球做平抛运动的初速度相等。 (4)由平抛运动方程求小球平抛的初速度时,应选取在平抛运动轨迹上离坐标原点 O 较远的点的坐标数据来进行计算,这样既便于测量又减小了误差。 3.本实验可以做何改进? (科学思维) 提示:(1)在描绘平抛运动的轨迹时,可以借助频闪照相机,记录小球做平抛运动的情况;还可以直接用水平喷出的细水柱显示平抛运动的轨迹。 (2)计算小球的初速度v0时,竖直方向可以通过公式 Δy=gT2计算时间间隔,再通过T时间内水平位移x=v0T计算初速度v0。 类型一 实验操作 【典例1】小张同学采用如图所示的实验装置做“研究平抛运动”的实验。 (1)请将下列主要实验步骤补充完整: A.使小球从______　位置开始释放,记下小球运动过程中经过的一系列位置。  B.安装器材,使斜槽末端切线______　,记下平抛起点O点和过O点的竖直线。  C.测出曲线上某点的坐标x、y,用公式计算出平抛的初速度。 D.取下记录纸,以平抛的起点O为原点,以过O点的竖直线为纵轴建立坐标系,用平滑曲线描绘出小球运动轨迹。 (2)上述实验步骤的合理顺序是______　。  (3)他在得到的小球运动轨迹上,选取了横坐标x= 10.00 cm,纵坐标y=4.90 cm的点,据此计算出小球下落的时间为______　s,水平的初速度为______　m/s。(g取9.80 m/s2)  【解析】(1)A.为了使小球平抛运动的初速度相等,则让小球多次从斜槽的同一位置由静止释放。B.为了保证小球初速度水平,让斜槽末端切线方向水平。 (2)实验时先安装器材,然后进行实验,最后进行数据处理,实验顺序为:BADC。