云南省昭通市实验中学高一物理实验研究平抛运动省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第1页一、实验目1用试验方法描出平抛物体运动轨迹。用试验方法描出平抛物体运动轨迹。2从试验轨迹求平抛物体初速度。从试验轨迹求平抛物体初速度。二、试验器材二、试验器材斜槽，铁架台，木板，白纸，小球，图钉，斜槽，铁架台，木板，白纸，小球，图钉，铅笔，铅笔，有孔有孔卡片卡片，刻度尺，重锤线。，刻度尺，重锤线。第2页 三、试验原理三、试验原理 用描迹法用描迹法 平抛物体运动能够看作是两个分运动合运动：平抛物体运动能够看作是两个分运动合运动：一是水平方向匀速直线运动，另一个是竖直方向一是水平方向匀速直线运动，另一个是竖直方向自由落体运动。令小球做平抛运动，利用描迹法自由落体运动。令小球做平抛运动，利用描迹法描出小球运动轨迹，即小球做平抛运动曲线，建描出小球运动轨迹，即小球做平抛运动曲线，建立坐标系。立坐标系。测出曲线上某一点坐标测出曲线上某一点坐标x和和y，依据重力加速度，依据重力加速度g数值、利用公式数值、利用公式 求出小球飞行时间求出小球飞行时间t，再利用公式，再利用公式 ，求出小球水平分速度，求出小球水平分速度 ，即为小球做平抛运动初速度。，即为小球做平抛运动初速度。第3页四、试验步骤四、试验步骤1、安装调整斜槽：用图钉、安装调整斜槽：用图钉把白纸钉在竖直板上，在木把白纸钉在竖直板上，在木板左上角固定斜槽，可用平板左上角固定斜槽，可用平衡法调整斜槽，即将小球轻衡法调整斜槽，即将小球轻放在斜槽平直部分末端处，放在斜槽平直部分末端处，能使小球在平直轨道上任意能使小球在平直轨道上任意位置静止，就表明水平已调位置静止，就表明水平已调好。好。第4页2、调整木板：用悬挂在槽口、调整木板：用悬挂在槽口重锤线重锤线把木板调整把木板调整到到竖直竖直方向、并使木板平面与小球下落竖直面方向、并使木板平面与小球下落竖直面平行平行。然后。然后把重锤线方向把重锤线方向统计到钉在木板白纸统计到钉在木板白纸上，固定木板，使在重复试验过程中，木板与上，固定木板，使在重复试验过程中，木板与斜槽相对位置保持不变。斜槽相对位置保持不变。3、确定坐标原点、确定坐标原点O：把小：把小球放在槽口处，用铅笔记下球放在槽口处，用铅笔记下球在槽口时球心在白纸上水球在槽口时球心在白纸上水平投影点平投影点O，O即为坐标原即为坐标原点。点。第5页4描绘运动轨迹：在木板平面上用手按住卡片，使卡描绘运动轨迹：在木板平面上用手按住卡片，使卡片上有孔一面保持水平，调整卡片位置，使从槽上滚下片上有孔一面保持水平，调整卡片位置，使从槽上滚下小球恰好穿过卡片孔，而不擦碰孔边缘。小球恰好穿过卡片孔，而不擦碰孔边缘。用铅笔在卡片缺口处白纸上点个黑点，这就在白纸用铅笔在卡片缺口处白纸上点个黑点，这就在白纸上记下了小球穿过孔时球心所对应位置。上记下了小球穿过孔时球心所对应位置。确保小球每次确保小球每次从斜槽上同一位置由静止开始滑下从斜槽上同一位置由静止开始滑下，用，用一样方法，可找出小球平抛轨迹上一系列位置。一样方法，可找出小球平抛轨迹上一系列位置。第6页5、计算初速度：取下白纸，以、计算初速度：取下白纸，以O点为原点画出竖直向点为原点画出竖直向下下y轴和水平向右轴和水平向右x轴，用平滑曲线把这些位置连接起轴，用平滑曲线把这些位置连接起来即得小球做平抛运动轨迹。来即得小球做平抛运动轨迹。xy 用公式用公式xv0t和和ygt2/2计算出小球初速度计算出小球初速度v0，最终，最终计算出计算出v0平均值，并将相关平均值，并将相关数据记入表格内。数据记入表格内。在曲线上选取在曲线上选取A、B、C、D、E、F六个不一样点，六个不一样点，用刻度尺和三角板测出它们坐标用刻度尺和三角板测出它们坐标x和和y。第7页五五.注意事项有：注意事项有：斜槽末端切线必须水平。斜槽末端切线必须水平。方木板必须处于竖直面内且与小球运动轨迹所在竖方木板必须处于竖直面内且与小球运动轨迹所在竖直平面平行，并使小球运动靠近图板但不接触。直平面平行，并使小球运动靠近图板但不接触。坐标原点坐标原点(小球做平抛运动起点小球做平抛运动起点)不是槽口端点，应是不是槽口端点，应是小球在糟口时球球心在木板上水平投影点。小球在糟口时球球心在木板上水平投影点。假如是用白纸，则应以假如是用白纸，则应以小球在糟口时球球心在木板小球在糟口时球球心在木板上水平投影点上水平投影点为坐标原点，在斜槽末端悬挂重锤线，为坐标原点，在斜槽末端悬挂重锤线，先以重锤线方向确定先以重锤线方向确定y y轴方向，再用直角三角板画出轴方向，再用直角三角板画出水平线作为水平线作为x x轴，建立直角坐标系。轴，建立直角坐标系。每次小球应从斜槽上同一位置由静止开始下滑。每次小球应从斜槽上同一位置由静止开始下滑。要在平抛轨道上选取距要在平抛轨道上选取距O点远些点来计算球初速度，点远些点来计算球初速度，这么可使结果误差较小。这么可使结果误差较小。第8页 例例1.(1.(19981998年年上上海海)在在做做“研研究究平平抛抛运运动动”试试验验时时，让让小小球球屡屡次次沿沿同同一一轨轨道道运运动动，经经过过描描点点法法画画出出小小球球做做平平抛抛运运动动轨轨迹迹，为为了了能能较较准准确确地地描描绘绘运运动动轨轨迹迹，下下面面列列出出了了一一些些操操作作要要求求，将将你你认认为为正正确确选选项项前前面面字字母母填填在横线上：在横线上：A A经过调整使斜槽末端保持水平经过调整使斜槽末端保持水平 B B每次释放小球位置必须不一样每次释放小球位置必须不一样 CC每次必须由静止释放小球每次必须由静止释放小球 D D统计小球位置用木条统计小球位置用木条(或凹槽或凹槽)每次必须严格地等距每次必须严格地等距 离下降离下降 E E小球运动时不应与木板上白纸小球运动时不应与木板上白纸(或方格纸或方格纸)相触相触 F F将将球球位位置置统统计计在在纸纸上上后后，取取下下纸纸，用用直直尺尺将将点点连连 成折线成折线 A C E第9页练习练习1.1.在在“研究平抛物体运动研究平抛物体运动”试验时，已备有以下试验时，已备有以下器材：白纸、图钉、平板、铅笔、弧形斜槽、小球、器材：白纸、图钉、平板、铅笔、弧形斜槽、小球、刻度尺、铁架台，还需要以下器材器材中：刻度尺、铁架台，还需要以下器材器材中：A A、秒表、秒表 B B、天平、天平 CC、重锤线、重锤线 D D、测力计、测力计 C 练习练习2.2.在研究平抛物体运动试验中，假如小球每次从在研究平抛物体运动试验中，假如小球每次从斜槽滚下初始位置不一样，则正确是斜槽滚下初始位置不一样，则正确是 A A小球平抛初速度不一样小球平抛初速度不一样B B小球每次做不一样抛物线运动小球每次做不一样抛物线运动CC小球在空中运动时间每次均不一样小球在空中运动时间每次均不一样D D小球经过相同水平位移所用时间均不一样小球经过相同水平位移所用时间均不一样ABD 第10页练习练习3.3.在研究平抛运动试验中，让小在研究平抛运动试验中，让小球屡次从斜槽上滚下，在白纸上依次球屡次从斜槽上滚下，在白纸上依次记下小球位置，某甲和某乙得到统计记下小球位置，某甲和某乙得到统计纸分别如图所表示，从图中显著看出纸分别如图所表示，从图中显著看出甲试验错误是甲试验错误是 .乙试验错误是乙试验错误是 .O甲甲O乙乙槽底不水平槽底不水平 每次释放小球高度不一样每次释放小球高度不一样练习练习4.4.以下哪些原因会使本试验误差增大以下哪些原因会使本试验误差增大 （）A A小球与斜槽之间有摩擦小球与斜槽之间有摩擦B B建立坐标系时，以斜槽末端端口位置为坐标原点建立坐标系时，以斜槽末端端口位置为坐标原点C C安装斜槽时其末端不水平安装斜槽时其末端不水平D D依据曲线计算平抛运动初速度时在曲线上取作计依据曲线计算平抛运动初速度时在曲线上取作计算点离原点算点离原点O O较远较远BC 第11页例例2如图为某小球做平抛运动时，用闪光摄影方如图为某小球做平抛运动时，用闪光摄影方法取得相片一部分法取得相片一部分,图中背景方格边长为图中背景方格边长为5cm，g=10m/s2，则，则（1）小球平抛初速度）小球平抛初速度vo=m/s（2）闪光频率）闪光频率f=H2（3）小球过）小球过A点速率点速率vA=m/sABC解解：由自由落体运动规律，：由自由落体运动规律，y=gt 2=20.05=0.1mt=0.1s f=10Hzx=v0 t v0=x/t=30.05/0.1=1.5m/svBy=(y1+y2)/2t=80.05/0.2=2m/svAy=vBy gt=2-1=1m/svA2=vAy2+v02=1+2.25=3.25vA=1.8m/s1.5101.8第12页练习练习1 1、在、在“研究平抛运动研究平抛运动”试验中，某同学只统计了试验中，某同学只统计了小球运动途中小球运动途中A A、B B、CC三点位置，取三点位置，取A A点为坐标原点，点为坐标原点，则各点位置坐标如图所表示，当则各点位置坐标如图所表示，当g g10 m/s10 m/s2 2时，以下时，以下说法正确是（说法正确是（）A.A.小球抛出点位置坐标是小球抛出点位置坐标是(0(0，0)0)B.B.小球抛出点位置坐标是小球抛出点位置坐标是(-10(-10，-5)-5)C.C.小球平抛初速度为小球平抛初速度为2 2m/sm/s D.D.小球平抛初速度为小球平抛初速度为1 1m/sm/sBD 练习练习2.2.在做在做“研究平抛物体运动研究平抛物体运动”这一试验时，下面哪这一试验时，下面哪些说法是正确些说法是正确 A.A.安装弧形槽时，必须使槽末端切线方向保持水平安装弧形槽时，必须使槽末端切线方向保持水平B.B.进行试验时，每次都要让小球从同一位置由静止释放进行试验时，每次都要让小球从同一位置由静止释放C.C.小球与槽摩擦不可防止，但这不影响试验结果小球与槽摩擦不可防止，但这不影响试验结果D.D.为了得到试验结果，不要忘记用天平称出小球质量为了得到试验结果，不要忘记用天平称出小球质量AB第13页练习练习3 3、一学生做、一学生做“研究平抛物体运动研究平抛物体运动”试验时，画试验时，画运动轨迹只在白纸上画出了与初速度平行运动轨迹只在白纸上画出了与初速度平行OxOx轴，忘了轴，忘了画坐标原点和画坐标原点和OyOy轴，而且也只画出了中间一部分轨迹，轴，而且也只画出了中间一部分轨迹，如图所表示怎样只用一刻度尺得出小球初速度如图所表示怎样只用一刻度尺得出小球初速度(不需不需测实际数据只用物理量符号代表所测量测实际数据只用物理量符号代表所测量)测量方法：测量方法：(简答简答)_)_得到得到v v0 0=_=_解析解析:任取水平间距相等三点任取水平间距相等三点1 1，2 2，3 3，如图示，测量水平间，如图示，测量水平间距距s s，竖直间距，竖直间距y y1 1、y y2 2第14页练习练习4.4.某学生在某学生在研究平抛运动研究平抛运动试验中有以下操作步骤，试试验中有以下操作步骤，试按合理次序将步骤序号填在下面线上：按合理次序将步骤序号填在下面线上：_A A用铅笔在白纸上记下抛出点位置用铅笔在白纸上记下抛出点位置OO；B B取下白纸，用平滑曲线连接小球依次经过各点，得出平抛取下白纸，用平滑曲线连接小球依次经过各点，得出平抛运动轨迹；运动轨迹；CC用重锤线和直尺画出过用重锤线和直尺画出过OO点竖直线点竖直线oyoy；D D用三角板画出过用三角板画出过OO点水平线点水平线oxox；E E安装斜槽，并使槽末端切线沿水平方向；安装斜槽，并使槽末端切线沿水平方向；F F每次都从斜槽定位卡处由静止释放小球，并用铅笔在白纸每次都从斜槽定位卡处由静止释放小球，并用铅笔在白纸上依次记下小球经过各点位置；上依次记下小球经过各点位置；GG将白纸钉在木板上，并竖直固定木板；将白纸钉在木板上，并竖直固定木板；H H在平抛运动轨迹上取在平抛运动轨迹上取A A、B B、CC三点，用三角板和刻度尺，三点，用三角板和刻度尺，分别量出三点水平位移分别量出三点水平位移x x和竖直位移和竖直位移y y；I I利用水平和竖直位移利用水平和竖直位移x x、y y，计算三次平抛初速，计算三次平抛初速VoVo，再求出，再求出三次平均值作为测量最终结果；三次平均值作为测量最终结果；E、G、A、D、C、F、B、H、I第15页练练习习5.(955.(95年年高高考考)在在研研究究平平抛抛物物体体运运动动试试验验中中，用用一一张张印印有有小小方方格格纸纸统统计计轨轨迹迹，小小方方格格边边长长ll1.25cm1.25cm，若若小小球球在在平平抛抛运运动动中中先先后后经经过过几几个个位位置置如如图图中中a a、b b、c c、d d所所表表示示，则则小小球球平平抛抛初初速速度度计计算式为算式为v v0 0(用用l l、g g表示表示)，其值是其值是 (g(g取取9.8m9.8ms s2 2)dabc解析：由平抛运动规律解析：由平抛运动规律y=gT 2=lx=v0 T v0=x/T=2l/T=代入数字代入数字 l=1.25cm=1/80 m得到得到 v0=0.70m/s 0.70m/s第16页练习练习6.6.如图如图(a)“(a)“是研究平抛运动是研究平抛运动”试验装置图，试验装置图，(b)(b)是试验后是试验后在白纸上作图在白纸上作图(1)(1)在在(a)(a)图上标出图上标出OO点及点及OXOX，OYOY轴，并说明这两条坐标轴是怎轴，并说明这两条坐标轴是怎样作出答：样作出答：_(2)(2)固定斜槽轨道时应注意使固定斜槽轨道时应注意使_(3)(3)试验过程中需经过屡次释放小球才能描绘出小球平抛运动轨试验过程中需经过屡次释放小球才能描绘出小球平抛运动轨迹，试验中应注意迹，试验中应注意_(4)(4)计算小球平抛初速度公式为计算小球平抛初速度公式为V Vo o=_=_，依据图，依据图(b)(b)给出数据，给出数据，可计算出可计算出V Vo o=_m/s=_m/s利用重锤线作利用重锤线作OYOY轴，再垂直于轴，再垂直于OYOY作作OXOX轴轴斜槽末斜槽末端切线水平端切线水平每次都从同一高度处无初速度滚下每次都从同一高度处无初速度滚下1.61.6第17页例例3.3.一个同学在研究平抛物体运动试验中，只画一个同学在研究平抛物体运动试验中，只画出了如图所表示一部分曲线，于是他在曲线上取水平出了如图所表示一部分曲线，于是他在曲线上取水平距离距离 S S相等三点相等三点A A、B B、CC，量得，量得 S=0.2mS=0.2m。又量出它。又量出它们之间竖直距离分别为们之间竖直距离分别为h1=0.1mh1=0.1m，h2=0.2mh2=0.2m，利用这，利用这些数据，可求得：些数据，可求得：（1 1）物体抛出时初速度为）物体抛出时初速度为 m/sm/s；（2 2）物体经过）物体经过B B时竖直分速度为时竖直分速度为 m/sm/s；（3 3）抛出点在）抛出点在A A点上方高度为点上方高度为 mm处。处。第18页解析解析:(1):(1)先求先求T,T,据据求得求得:T=0.1s:T=0.1s=2m/s（2 2）=1.5m/s（3 3）设抛出点在）设抛出点在A A点上方高度为点上方高度为h,h,下落到点下落到点A A时间为时间为t t,则有则有:由此两式可求得由此两式可求得h=0.0125mh=0.0125m第19页若只有米尺，将玩具手枪子弹从某一高度处水平射若只有米尺，将玩具手枪子弹从某一高度处水平射出，用米尺测量射出时离地面高度出，用米尺测量射出时离地面高度h h和水平射程和水平射程s s，则，则子弹初速度子弹初速度例例4.利用手头惯用仪器，粗略测定玩具手枪子弹射出利用手头惯用仪器，粗略测定玩具手枪子弹射出时初速度。除玩具手枪外，所给测量仪器为：时初速度。除玩具手枪外，所给测量仪器为：只有只有秒表；秒表；只有米尺。只有米尺。解：解：若只有秒表，将玩具手枪从地面竖直向上发射子若只有秒表，将玩具手枪从地面竖直向上发射子弹，用秒表记下从发射到子弹落会地面所用时间弹，用秒表记下从发射到子弹落会地面所用时间t t，则子，则子弹上升时间为弹上升时间为t/2t/2，故子弹初速度，故子弹初速度v v0 0=gt/2=gt/2。第20页南京质量检测二11(2)、某某同同学学设设计计了了一一个个研研究究平平抛抛运运动动试试验验装装置置，如如图图。在在水水平平桌桌面面上上放放置置一一个个斜斜面面，让让钢钢球球从从斜斜面面上上由由静静止止滚滚下下，钢钢球球滚滚过过桌桌边边后后便便做做平平抛抛运运动动。在在钢钢球球抛抛出出后后经经过过地地方方放放置置一一块块水水平平木木板板，木木板板由由支支架架固固定定成成水水平平，木木板板所所在在高高度度可可经经过过竖竖直直标标尺尺读读出出，木木板板能能够够上上下下自自由由调调整整。在在木木板板上上固固定定一一张张白白纸纸。该该同同学在完成装置安装后进行了以下步骤试验：学在完成装置安装后进行了以下步骤试验：Oabc第21页A试验前在白纸上画一条直线，并在线上标出试验前在白纸上画一条直线，并在线上标出a、b、c三点，且三点，且abbc，如图。量出，如图。量出ab长度长度L=20.00cm。B让钢球从斜面上某一位置由静止滚下，调整木板让钢球从斜面上某一位置由静止滚下，调整木板高度，使得钢球恰好击中高度，使得钢球恰好击中a点，记下此时木板离桌面点，记下此时木板离桌面高度高度h170.00cm。C让钢球从斜面上同一位置由静止滚下，调整木板让钢球从斜面上同一位置由静止滚下，调整木板高度，使得钢球恰好击中高度，使得钢球恰好击中b点，记下此时木板离桌面点，记下此时木板离桌面高度高度h280.00（cm）。）。D让钢球从斜面上同一位置由静止滚下，调整木板让钢球从斜面上同一位置由静止滚下，调整木板高度，使得钢球恰好击中高度，使得钢球恰好击中c点，记下此时木板离桌面点，记下此时木板离桌面高度高度h3100.00cm。则该同学由上述测量结果即可。则该同学由上述测量结果即可粗测出钢球平抛初速度大小粗测出钢球平抛初速度大小vo=m/s，钢球击中，钢球击中b点时其竖直分速度大小为点时其竖直分速度大小为vby=m/s。已知钢。已知钢球重力加速度为球重力加速度为g=10m/s2，空气阻力不计。，空气阻力不计。2.01.5第22页解：解：按题意画出运动示意图如图示：按题意画出运动示意图如图示：L8070100Lcab由匀变速运动特点由匀变速运动特点:h=gT2 h=(100-80)-(80-70)=10 cm=0.1mT=0.1sv0=L/T=2 m/s vby=(h3 h1)/2T =1.5 m/s Oabc第23页例例5.某同学设计了一个研究平抛运动试验。试验装置示某同学设计了一个研究平抛运动试验。试验装置示意图如图意图如图1所表示，所表示，A是一块平面木板，在其上等间隔地是一块平面木板，在其上等间隔地开凿出一组平行插槽（图中开凿出一组平行插槽（图中 PoPo），槽间距离均），槽间距离均为为d。把覆盖复写纸白纸铺贴在硬板。把覆盖复写纸白纸铺贴在硬板B上。试验时依次将上。试验时依次将B板插入板插入A板各插槽中，每次让小球从斜轨同一位置由静板各插槽中，每次让小球从斜轨同一位置由静止释放。等打完一点后，把止释放。等打完一点后，把B板插入后一槽中并同时向板插入后一槽中并同时向纸面内侧平移距离纸面内侧平移距离d。第24页解析：（解析：（1）试验前应对试验装置重复调整，直到斜）试验前应对试验装置重复调整，直到斜轨末轨末端切线端切线水平，水平，A板水平，插槽板水平，插槽 PoPo垂直斜轨并垂直斜轨并在斜轨末端正下方在斜轨末端正下方；每次让小球从同一位置由静止释每次让小球从同一位置由静止释放，是为了使小球每次做平抛运动初速度相同放，是为了使小球每次做平抛运动初速度相同。（2）每次将）每次将B板向内侧平移距离板向内侧平移距离d，是为了使统计，是为了使统计纸上每两点之间水平距离等于小球在水平方向实际纸上每两点之间水平距离等于小球在水平方向实际运动距离。运动距离。（1）试验前应对试验装置重复调整，直到）试验前应对试验装置重复调整，直到_，每，每次让小球从同一位置由静止释放，是为了次让小球从同一位置由静止释放，是为了_。（2）每次将）每次将B板向内侧平移距离板向内侧平移距离d，是为了，是为了_。第25页