2019版高中物理 第一章 拋體運動 第3節(jié) 平拋運動 2 實驗:研究平拋運動學(xué)案 教科版必修2.doc
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2019版高中物理 第一章 拋體運動 第3節(jié) 平拋運動 2 實驗:研究平拋運動學(xué)案 教科版必修2 一、考點突破: 考點 考綱要求 備注 實驗:研究平拋運動 (1)會用描跡法描出平拋物體的運動軌跡; (2)會求出平拋物體的初速度 平拋運動是高中階段重要的勻變速曲線運動,主要從研究方法角度進行考查,同時有意強調(diào)化曲為直、化繁為簡的物理思想 二、重難點提示: 重點:根據(jù)得到的軌跡求初速度。 難點:準確描繪平拋的運動軌跡。 1. 實驗?zāi)康?、原? (1)實驗?zāi)康模? a. 用描跡法描出平拋物體的運動軌跡; b. 求出平拋物體的初速度。 (2)實驗原理: a. 平拋運動可以看作是由兩個分運動合成的運動,一個是在水平方向上的勻速直線運動,另一個是在豎直方向上的自由落體運動; b. 在水平分運動中,運用x=vt分析問題;在豎直分運動中,運用y=gt2或△y=gT2分析問題。 2. 實驗器材 斜槽(附擋球板和鉛垂線)、水準儀、小鋼球、木板、豎直固定支架、刻度尺、三角板、白紙、圖釘、定點用的有孔卡片、重垂線、鉛筆等。 說明:定點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線挖出一個孔,孔寬(A)應(yīng)稍大于鋼球直徑,孔長(B)一般大于鋼球直徑。 3. 實驗步驟及安裝調(diào)整 (1)描述平拋物體運動的軌跡: 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。 說明:如果沒有水準儀,則可將鋼球放于槽的末端,調(diào)節(jié)斜槽后,輕輕撥動鋼球,若鋼球能在任何位置平衡,說明達到要求; 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的球心位置水平投影到白紙上,描為O點,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,當(dāng)飛行的小球順利地穿過卡片上小孔時,在小孔靠近紙面所在處做上記號;重復(fù)該步驟,描下至少5個不同位置的對應(yīng)點; f. 把白紙從木板上取下來,將前面描的一系列點用平滑的曲線連接起來,即為小球做平拋運動的軌跡。 (2)求小球平拋的初速度: a. 以O(shè)為坐標原點,用三角板在白紙上建立xOy坐標系; b. 在軌跡線上選取點M,并測出它的坐標值(x,y),代入公式計算水平初速度; c. 在曲線上選取不同點,重復(fù)步驟b,測量、計算水平初速度,最后求出其平均值,即為小球平拋初速度的測量值。 4. 注意事項 (1)在調(diào)整安裝時,應(yīng)保證斜槽末端切線水平,確保鋼球飛出后做平拋運動;應(yīng)使木板(包括白紙)靠近槽口、豎直且與小球運動軌跡所在平面平行,確保運動小球靠近木板,但不接觸木板。 (2)在實驗中應(yīng)使用斜槽擋球板,保證小球每次均從同一位置無初速釋放。 說明:斜槽擋球板的位置應(yīng)恰當(dāng),以便使小球的運動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球心位置O(鋼球球心在圖板上的水平投影點,而不是斜槽末端點的投影),如圖所示,確定坐標軸原點,并用重垂線過O 作豎直線,以準確確定坐標系的y軸。 (4)在軌跡曲線上選點時,應(yīng)選離坐標原點稍遠的點用以測量計算,這樣可減小誤差。 例題1 在“研究平拋物體運動”實驗中,某同學(xué)在建立直角坐標系時,有一處失誤,設(shè)他在安裝實驗裝置和進行其余的操作時準確無誤。 (1)觀察下圖,可知,他的失誤之處是___________; (2)他根據(jù)記錄建立坐標系,運用教材實驗原理測得的平拋初速度值與其真實值相比_______________。(選填“偏大”、“相等”或“偏小”) 思路分析:(1)坐標系原點應(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)卻錯誤地將坐標原點取在槽口處; (2)如圖所示,正確的坐標系橫軸應(yīng)建立在處,原點應(yīng)在處,在軌跡上取點P,其坐標真實值為(),測量值為(x,y),其中>y,=x ,, 而,,所以得。 當(dāng)套用課本實驗原理而又取錯坐標原點時,該同學(xué)得到的測量值偏大。 答案:(1)將坐標原點取在槽口處 (2)偏大 技巧點撥:無論坐標原點是取在飛離槽口的球心處,還是取在槽口處,只要認清平拋運動在水平方向、豎直方向運動性質(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,小球平拋初速度測量值會與真實值相吻合。 例題2 在“研究平拋物體的運動”的實驗中,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,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的初速度為多大? 思路分析:設(shè)小球到達A點時,運動時間為t1,豎直方向的位移為y1;到達B點時,運動時間為t2,豎直方向的位移為y2。根據(jù)平拋運動的規(guī)律有 其中y2-y1=h,所以。 答案: 【易錯指津】 在學(xué)習(xí)中應(yīng)該學(xué)會認識事物的本質(zhì),而不是膚淺地看表象,本實驗中要抓住平拋運動的本質(zhì),而不是生搬硬套某種解題方法。如:坐標原點是不是平拋的初始位置、初速度是不是水平等,在解決問題時一定要搞清楚。 滿分訓(xùn)練:在“研究平拋物體運動”的實驗中,某同學(xué)記錄了運動軌跡上三點A、B、C,如圖所示,以A為坐標原點,建立坐標系,各點坐標值已在圖中標出。求: (1)小球平拋初速度大??; (2)小球做平拋運動的初始位置坐標。 錯解:不少同學(xué)將圖中的A點作為小球拋出點,運用公式 x=v0t y=gt2 必然導(dǎo)致求解錯誤。 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動,因此小球在這兩段的運動時間tAB=tBC=T。 小球在豎直方向做勻加速運動,由△s=aT2得:25cm-15cm=1000cm/s2T2,T=0.1s,小球在水平方向上做勻速運動,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動,小球在B點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O到B點歷時為tOB,有 tOB==0.2s 小球從拋出點O到A點歷時: tOA=tOB—T=0.1s 因此,xOA=v0tOA=l0cm,yOA==5cm 故O點坐標值為(-10,-5)。- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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