2019版高中物理 第一章 拋體運(yùn)動(dòng) 第3節(jié) 平拋運(yùn)動(dòng) 2 實(shí)驗(yàn)：研究平拋運(yùn)動(dòng)學(xué)案 教科版必修2.doc

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2019版高中物理 第一章 拋體運(yùn)動(dòng) 第3節(jié) 平拋運(yùn)動(dòng) 2 實(shí)驗(yàn)：研究平拋運(yùn)動(dòng)學(xué)案 教科版必修2 一、考點(diǎn)突破： 考點(diǎn) 考綱要求 備注 實(shí)驗(yàn)：研究平拋運(yùn)動(dòng) （1）會(huì)用描跡法描出平拋物體的運(yùn)動(dòng)軌跡； （2）會(huì)求出平拋物體的初速度 平拋運(yùn)動(dòng)是高中階段重要的勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，主要從研究方法角度進(jìn)行考查，同時(shí)有意強(qiáng)調(diào)化曲為直、化繁為簡(jiǎn)的物理思想 二、重難點(diǎn)提示： 重點(diǎn)：根據(jù)得到的軌跡求初速度。 難點(diǎn)：準(zhǔn)確描繪平拋的運(yùn)動(dòng)軌跡。 1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃? （1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模? a. 用描跡法描出平拋物體的運(yùn)動(dòng)軌跡； b. 求出平拋物體的初速度。 （2）實(shí)驗(yàn)原理： a. 平拋運(yùn)動(dòng)可以看作是由兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)合成的運(yùn)動(dòng)，一個(gè)是在水平方向上的勻速直線運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)是在豎直方向上的自由落體運(yùn)動(dòng)； b. 在水平分運(yùn)動(dòng)中，運(yùn)用x＝vt分析問(wèn)題；在豎直分運(yùn)動(dòng)中，運(yùn)用y＝gt2或△y＝gT2分析問(wèn)題。 2. 實(shí)驗(yàn)器材 斜槽（附擋球板和鉛垂線）、水準(zhǔn)儀、小鋼球、木板、豎直固定支架、刻度尺、三角板、白紙、圖釘、定點(diǎn)用的有孔卡片、重垂線、鉛筆等。 說(shuō)明：定點(diǎn)用的有孔卡片的制作要求如圖所示，在方形硬紙上沿中間實(shí)線挖出一個(gè)孔，孔寬（A）應(yīng)稍大于鋼球直徑，孔長(zhǎng)（B）一般大于鋼球直徑。 3. 實(shí)驗(yàn)步驟及安裝調(diào)整 （1）描述平拋物體運(yùn)動(dòng)的軌跡： a. 將斜槽放在桌面上，讓其末端伸出桌面邊緣外，借助水準(zhǔn)儀調(diào)節(jié)末端，使槽末端切線水平，隨之將其固定，如圖所示。 說(shuō)明：如果沒(méi)有水準(zhǔn)儀，則可將鋼球放于槽的末端，調(diào)節(jié)斜槽后，輕輕撥動(dòng)鋼球，若鋼球能在任何位置平衡，說(shuō)明達(dá)到要求； b. 用圖釘將白紙釘在木板上，讓木板左上方靠近槽口處桌面邊緣，用支架將木板豎直固定，使小球滾下飛出槽口后的軌跡平面跟板面平行； c. 將小球飛離斜槽末端時(shí)的球心位置水平投影到白紙上，描為O點(diǎn)，并沿重垂線用直尺描出豎直方向； d. 選擇鋼球從槽上滾下的合適初位置Q，在Q點(diǎn)放上擋球板； e. 將小球從斜槽上釋放，用中心有孔的卡片靠在紙面上并沿紙面移動(dòng)，當(dāng)飛行的小球順利地穿過(guò)卡片上小孔時(shí)，在小孔靠近紙面所在處做上記號(hào)；重復(fù)該步驟，描下至少5個(gè)不同位置的對(duì)應(yīng)點(diǎn)； f. 把白紙從木板上取下來(lái)，將前面描的一系列點(diǎn)用平滑的曲線連接起來(lái)，即為小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。 （2）求小球平拋的初速度： a. 以O(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn)，用三角板在白紙上建立xOy坐標(biāo)系； b. 在軌跡線上選取點(diǎn)M，并測(cè)出它的坐標(biāo)值（x，y），代入公式計(jì)算水平初速度； c. 在曲線上選取不同點(diǎn)，重復(fù)步驟b，測(cè)量、計(jì)算水平初速度，最后求出其平均值，即為小球平拋初速度的測(cè)量值。 4. 注意事項(xiàng) （1）在調(diào)整安裝時(shí)，應(yīng)保證斜槽末端切線水平，確保鋼球飛出后做平拋運(yùn)動(dòng)；應(yīng)使木板（包括白紙）靠近槽口、豎直且與小球運(yùn)動(dòng)軌跡所在平面平行，確保運(yùn)動(dòng)小球靠近木板，但不接觸木板。 （2）在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使用斜槽擋球板，保證小球每次均從同一位置無(wú)初速釋放。 說(shuō)明：斜槽擋球板的位置應(yīng)恰當(dāng)，以便使小球的運(yùn)動(dòng)軌跡由木板左上角到右下角。 （3）在取下白紙前，應(yīng)在白紙上記下小球飛離槽口時(shí)球心位置O（鋼球球心在圖板上的水平投影點(diǎn)，而不是斜槽末端點(diǎn)的投影），如圖所示，確定坐標(biāo)軸原點(diǎn)，并用重垂線過(guò)O 作豎直線，以準(zhǔn)確確定坐標(biāo)系的y軸。 （4）在軌跡曲線上選點(diǎn)時(shí)，應(yīng)選離坐標(biāo)原點(diǎn)稍遠(yuǎn)的點(diǎn)用以測(cè)量計(jì)算，這樣可減小誤差。 例題1 在“研究平拋物體運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)在建立直角坐標(biāo)系時(shí)，有一處失誤，設(shè)他在安裝實(shí)驗(yàn)裝置和進(jìn)行其余的操作時(shí)準(zhǔn)確無(wú)誤。 （1）觀察下圖，可知，他的失誤之處是___________； （2）他根據(jù)記錄建立坐標(biāo)系，運(yùn)用教材實(shí)驗(yàn)原理測(cè)得的平拋初速度值與其真實(shí)值相比_______________。（選填“偏大”、“相等”或“偏小”） 思路分析：（1）坐標(biāo)系原點(diǎn)應(yīng)建在正飛離斜槽槽口的小球重心處，即在槽口正上方r（r為小球半徑）處，而該同學(xué)卻錯(cuò)誤地將坐標(biāo)原點(diǎn)取在槽口處； （2）如圖所示，正確的坐標(biāo)系橫軸應(yīng)建立在處，原點(diǎn)應(yīng)在處，在軌跡上取點(diǎn)P，其坐標(biāo)真實(shí)值為（），測(cè)量值為（x，y），其中>y，＝x ，， 而，，所以得。 當(dāng)套用課本實(shí)驗(yàn)原理而又取錯(cuò)坐標(biāo)原點(diǎn)時(shí)，該同學(xué)得到的測(cè)量值偏大。 答案：（1）將坐標(biāo)原點(diǎn)取在槽口處 （2）偏大 技巧點(diǎn)撥：無(wú)論坐標(biāo)原點(diǎn)是取在飛離槽口的球心處，還是取在槽口處，只要認(rèn)清平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向、豎直方向運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，就可這樣處理：如圖所示， 在豎直方向上： 在水平方向上：v0＝ 當(dāng)改用這種通用方法處理時(shí)，小球平拋初速度測(cè)量值會(huì)與真實(shí)值相吻合。 例題2 在“研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)只在豎直板面上記下了重垂線y的方向，但忘記了平拋的初位置，在坐標(biāo)紙上描出了一段曲線的軌跡，如圖所示?，F(xiàn)在曲線上取A、B兩點(diǎn)，量出它們到y(tǒng)軸的距離，AA’＝x1，BB’＝x2，以及AB的豎直距離h，用這些可以求得小球平拋時(shí)的初速度為多大？ 思路分析：設(shè)小球到達(dá)A點(diǎn)時(shí)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1，豎直方向的位移為y1；到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2，豎直方向的位移為y2。根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律有 其中y2－y1＝h，所以。 答案： 【易錯(cuò)指津】 在學(xué)習(xí)中應(yīng)該學(xué)會(huì)認(rèn)識(shí)事物的本質(zhì)，而不是膚淺地看表象，本實(shí)驗(yàn)中要抓住平拋運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)，而不是生搬硬套某種解題方法。如：坐標(biāo)原點(diǎn)是不是平拋的初始位置、初速度是不是水平等，在解決問(wèn)題時(shí)一定要搞清楚。 滿(mǎn)分訓(xùn)練：在“研究平拋物體運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)記錄了運(yùn)動(dòng)軌跡上三點(diǎn)A、B、C，如圖所示，以A為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立坐標(biāo)系，各點(diǎn)坐標(biāo)值已在圖中標(biāo)出。求： （1）小球平拋初速度大??； （2）小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初始位置坐標(biāo)。 錯(cuò)解：不少同學(xué)將圖中的A點(diǎn)作為小球拋出點(diǎn)，運(yùn)用公式 x＝v0t y＝gt2 必然導(dǎo)致求解錯(cuò)誤。 正解：（1）如圖所示，小球在AB和BC兩段水平位移相等，而小球在水平方向做勻速運(yùn)動(dòng)，因此小球在這兩段的運(yùn)動(dòng)時(shí)間tAB＝tBC＝T。 小球在豎直方向做勻加速運(yùn)動(dòng)，由△s＝aT2得：25cm－15cm＝1000cm／s2T2，T＝0.1s,小球在水平方向上做勻速運(yùn)動(dòng)，有v0＝10cm/0.1s＝l00cm／s＝1m／s。 （2）由于小球在豎直方向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，小球在B點(diǎn)的豎直分速度大小等于AC段在豎直方向平均速度大小。 vBy＝＝2m/s 設(shè)小球從拋出點(diǎn)O到B點(diǎn)歷時(shí)為tOB，有 tOB＝＝0.2s 小球從拋出點(diǎn)O到A點(diǎn)歷時(shí)： tOA＝tOB—T＝0.1s 因此，xOA＝v0tOA＝l0cm，yOA＝＝5cm 故O點(diǎn)坐標(biāo)值為（－10，－5）。