第2章 第3节 科学探究：平抛运动的特点（教师用书word）-2022-2023学年新教材高中物理必修第二册【精讲精练】鲁科版

第3节　科学探究：平抛运动的特点 [学业要求与核心素养] 科学探究 1．掌握常见的几种获取平抛运动轨迹的办法，会描绘平抛运动的轨迹。 2．理解把运动分解为两个方向的分运动，会设计方案探究两个分运动的特点。 一、实验目的 1．用实验的方法描出平抛物体的运动轨迹。 2．判断平抛运动的轨迹是否为抛物线。 3．根据平抛运动的轨迹求其初速度。 二、实验原理 1．用描迹法逐点画出小球平抛运动的轨迹。 2．建立坐标系，如果轨迹上各点的y坐标与x坐标间的关系具有y＝ax2的形式(a是一个常量)，则轨迹是一条抛物线。 3．测出轨迹上某点的坐标x、y，据x＝v0t，y＝gt2得初速度v0＝x。 三、实验器材 斜槽、坐标纸、图钉、方木板、小球、刻度尺、重锤、细线、三角板、铅笔、铁架台。 四、实验步骤 1．安装调整斜槽。 2．调整木板，确定坐标原点。 3．确定球的位置。 4．建坐标系，描绘轨迹。 五、数据处理 1．判断平抛运动的轨迹是否为抛物线。 2．计算初速度：在小球平抛运动轨迹上选取分布均匀的六个点——A、B、C、D、E、F，用刻度尺、三角板测出它们的坐标(x，y)，已知g值，利用公式y＝gt2和x＝v0t，求出小球做平抛运动的初速度v0，最后算出v0的平均值。 六、误差分析 1．安装斜槽时，其末端切线不水平，导致小球离开斜槽后不做平抛运动产生误差。 2．建立坐标系时，坐标原点的位置确定不准确，导致轨迹上各点的坐标不准确产生误差。 3．小球每次自由滚下时的起始位置不完全相同，导致轨迹出现误差。 七、注意事项 1．斜槽安装：实验中必须调整斜槽末端切线水平。 2．方木板固定：方木板必须处于竖直平面内，固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直。 3．小球释放：小球每次必须从斜槽上的同一位置滚下。 4．坐标原点：坐标原点不是槽口的端点，而是小球出槽口时球心在木板上的投影点。 5．初速度的计算：在轨迹上选取离坐标原点O较远的一些点来计算初速度。 题型一　实验仪器与实验操作 　(1)(多选)在做“研究平抛运动”实验时，除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要的是__________。 A．游标卡尺 B．秒表　C．坐标纸 D．天平 E．弹簧测力计　F．重垂线 (2)(多选)实验中，下列说法正确的是________。 A．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下 B．斜槽轨道必须光滑 C．要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些 D．斜槽轨道末端可以不水平 [解析]　(1)实验中需要在坐标纸上记录小球的位置，描绘小球的运动轨迹，需要利用重垂线确定坐标轴的y轴，故C、F是需要的。 (2)使小球从斜槽上同一位置滑下，才能保证每次的轨迹相同，A正确；斜槽没必要必须光滑，只要能使小球滑出的初速度相同即可，B错误；实验中记录的点越多，轨迹越精确，C正确；斜槽末端必须水平，才能保证小球离开斜槽后做平抛运动，D错误。 [答案]　(1)CF　(2)AC 题型二　实验操作与数据处理 　小张同学采用如图甲所示的实验装置做“研究平抛运动”的实验。 (1)实验时下列哪些操作是必需的：__________(填序号)。 ①将斜槽轨道的末端调成水平 ②用天平称出小球的质量 ③每次都要让小球从同一位置由静止开始运动 (2)实验时小张同学忘记在白纸上记录小球抛出点的位置，于是他根据实验中记录的点迹描出运动轨迹曲线后，在该段曲线上任取水平距离均为Δx＝20.00 cm的三点A、B、C，如图乙所示，其中相邻两点间的竖直距离分别为y1＝10.00 cm，y2＝20.00 cm。小球运动过程中所受空气阻力忽略不计。请你根据以上数据帮助他计算出小球初速度v0＝__________ m/s(g取10 m/s2)。 [解析]　(1)为了保证小球离开斜槽时的速度沿水平方向，斜槽的末端要调整成水平，①正确。该实验不用测小球的质量，②错误。为了保证小球每次离开斜槽时的速度都相同，每次都要让小球从斜槽上同一位置由静止开始运动，③正确。 (2)由于xAB＝xBC＝Δx＝20.00 cm，所以小球从A运动到B与从B运动到C的时间相同，设此时间为t。据yBC－yAB＝gt2得t＝＝ s＝0.1 s。 故初速度v0＝＝m/s＝2.00 m/s。 [答案]　(1)①③　(2)2.00 题型三　实验拓展与创新 　如图所示，在竖直板上不同高度处各固定两个完全相同的圆弧轨道，轨道的末端水平，在它们相同的位置上各安装一个电磁铁，两个电磁铁由同一个开关控制，通电后，两电磁铁分别吸住两个相同的小铁球A、B，断开开关，两个小球同时开始运动。离开圆弧轨道后，A球做平抛运动，B球进入一个光滑的水平轨道，则： 球B在光滑的水平轨道上做______________运动；实验过程中观察到球A正好砸在球B上，由此现