教案實(shí)驗(yàn)：研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)人教版

教案實(shí)驗(yàn)：研究平拋物體的運(yùn)動(dòng) 人教版

1．基本測(cè)量工具和測(cè)量數(shù)據(jù) （1）基本測(cè)量工具及其使用

本實(shí)驗(yàn)僅需用毫米刻度尺測(cè)小球水平位移x和豎直位移y。 （2）測(cè)量數(shù)據(jù)的有效數(shù)字

因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中取用的g值通常有3位有效數(shù)字，測(cè)量長(zhǎng)度若以米為單位，有效數(shù)字的末位應(yīng)在毫米位，即有4位有效數(shù)字。

2．實(shí)驗(yàn)條例與點(diǎn)撥 [實(shí)驗(yàn)?zāi)康腯

（1）學(xué)習(xí)描繪曲線運(yùn)動(dòng)軌跡的方法

（2）測(cè)定平拋小球的初速度，鞏固對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的認(rèn)識(shí) [實(shí)驗(yàn)器材]

①J2135-1型碰撞實(shí)驗(yàn)器（斜槽軌道）②金屬小球③白紙④有孔卡片⑤平木板⑥鉛筆⑦圖釘4枚⑧刻度尺⑨豎直固定木板的支架⑩小鉛錘

點(diǎn)撥：小鉛錘僅用作校準(zhǔn)平木板是否豎直和在木板上作豎直線，不同于碰撞實(shí)驗(yàn)中的作用。

[實(shí)驗(yàn)原理]

運(yùn)用平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律：水平方向x=v0t，豎直方向y=gt2/2，兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)合成可得軌跡方程y=gx2/2v02；可得初速v0=x

g。 2y

[實(shí)驗(yàn)步驟]

（1）用圖釘把白紙釘在豎直的木板上，如圖1。 點(diǎn)撥：如果木板不鉛直將影響球的飛行，可能相撞或摩擦，因此要用鉛錘線校準(zhǔn)。

（2）在緊靠木板的左上角固定斜槽。

點(diǎn)撥：固定斜槽時(shí)要使其末端切線水平，確保小球飛

圖

1

出作平拋運(yùn)動(dòng)，可將小球置于平軌部分，若球隨遇平衡即可。

（3）確定小球飛出時(shí)的初始位置即坐標(biāo)原點(diǎn)O，并過(guò)O用鉛錘線描出y軸豎直方向。 點(diǎn)撥：坐標(biāo)原點(diǎn)（即小球做平拋運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)）是球在槽口時(shí)其球心在豎直紙板上的水平投影點(diǎn)O，如圖2所示，即O點(diǎn)在水平槽口端點(diǎn)正上方r處。

（4）把

第一文庫(kù)網(wǎng) 事先做好的帶孔的卡片用手按在豎直木板上，調(diào)節(jié)卡片位置，使槽上滾下的小球正好從卡片孔穿過(guò)，用鉛筆記下小球穿過(guò)孔時(shí)的位置，如圖1所示。

點(diǎn)撥：小球每次應(yīng)在相同的適當(dāng)高度從斜槽上滾下，在斜軌上釋放小球不宜用手指，而要用斜槽上的球夾或擋板（如尺子），這樣做重復(fù)性好，能確保每次的初速相同。

（5）取下白紙，以O(shè)點(diǎn)為原點(diǎn)再畫一條水平向右的x軸，（與v

圖2

1

方向相同）

（6）根據(jù)記下的小球穿過(guò)孔的一系列點(diǎn)的位置，畫出平滑曲線即為小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。

（7）在曲線上（軌跡上）選取距O點(diǎn)遠(yuǎn)些的點(diǎn)測(cè)出它們的坐標(biāo)（x，y），填入表中來(lái)計(jì)算球的初速度，最后取平均值。

點(diǎn)撥：計(jì)算初速度不取用由卡片描的點(diǎn)，而重新在畫出的x軸上由O起取出幾個(gè)等距離的點(diǎn)，再由軌跡曲線測(cè)量出各點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的下降高度，看這些高度的比值是否近似等于1：4：9：……這樣做，一是驗(yàn)證了平拋運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，二是減少計(jì)算的麻煩和減小結(jié)果的誤差。

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點(diǎn)撥（1）：小球從同一高度滑下而算出的初速度不同，引起誤差的原因可能是： ①重做實(shí)驗(yàn)時(shí)豎直木板位置發(fā)生改變，使描出原點(diǎn)O發(fā)生變化。 ②重做次數(shù)太少，描繪的點(diǎn)子太稀，軌跡不平滑，使所選坐標(biāo)點(diǎn)發(fā)生偏差。

③卡片的孔太大，每次描點(diǎn)坐標(biāo)發(fā)生偏差。 ④用直尺測(cè)x，y有誤差。

⑤槽口末端未保持水平，使算出v0偏小。

實(shí)驗(yàn)中易混的是：y-x軌跡圖象與豎直方向的位移時(shí)間圖象y-t，如圖3所示。

易錯(cuò)的是：小球拋出的初始位置即y-x坐標(biāo)系的原點(diǎn)O的定位。 易忘的是：小球每次在相同的高度滾下，板子不能移動(dòng)，忘記初始位置。 圖3

點(diǎn)撥（2）：某同學(xué)做研究平拋物體的運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，只用鉛筆準(zhǔn)確地描出小球經(jīng)過(guò)空間三點(diǎn)A、B、C的位置，但忘記初始位置O，如圖4，他取下圖紙先過(guò)A作平行紙邊緣的x軸，再過(guò)A作y軸垂直，測(cè)出圖中幾個(gè)數(shù)據(jù)，則根據(jù)圖中數(shù)據(jù)仍可求出小球的初速度和小球初始位置（g取10米/秒2）

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圖4

根據(jù)Δy=gT2求出時(shí)間間隔T=0.1秒 根據(jù)Δx=v0T求出v0=1米/秒

根據(jù)（vAy+vBy）/2，T=0.15和vBy-vAy=gT得vAy=1米/秒

根據(jù)y=vAy2/（2g）得x0=v0T=0.1米，即v0=1米/秒 O點(diǎn)（-0.1米，-0.05米）。 [實(shí)驗(yàn)結(jié)論]

平拋實(shí)驗(yàn)中小球作平拋運(yùn)動(dòng)軌跡是拋物線，其平拋初速度 3．鞏固練習(xí)

（1）在做“研究平拋運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中應(yīng)采取下列哪些措施減小誤差？[ ] A．斜槽軌道必須光滑 B．斜槽水平軌道必須水平 C．每次要平衡摩擦力

D．小球每次應(yīng)從斜槽同一高度釋放

（2）火車車廂在水平長(zhǎng)直軌道上以速度v作勻速直線運(yùn)動(dòng)，車上有人相對(duì)車廂以u(píng)的速度向與列車相反的方向水平拋出一個(gè)小球。

已知v>u，則：①地面上的觀察者看到小球的運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)是圖5中哪一個(gè)？②車上的觀察者看到小球的運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)是圖5中哪一個(gè)？[ ]

（3）水平勻速飛行的飛機(jī)上自由下落的物體，則①地面上的觀察者攝影，應(yīng)是圖5中的哪一個(gè)？②飛機(jī)上的觀察者攝影應(yīng)是圖5中的哪一個(gè)？ 圖

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（4）圖6為平拋小球閃光照片，閃光頻率為每秒20次，則由照片求出球的初速度為[ ]

A．0.33m/s B．1.00m/s C．1.50m/s D．0.38m/s

（5）圖7是一個(gè)用硬紙做成的大圓筒，把它安裝在轉(zhuǎn)速為n的玩具電機(jī)的軸上，然

圖

6 后把槍口垂直軸線對(duì)準(zhǔn)圓筒射擊彈丸，發(fā)現(xiàn)圓筒上留下兩個(gè)彈洞，一位同學(xué)測(cè)出兩彈洞所

夾的圓心角ψ和筒直徑D，另一個(gè)同學(xué)測(cè)出兩個(gè)彈洞間的弧長(zhǎng)l，則他們兩人所求彈丸的速度v0各為多少？（設(shè)ψ

圖7

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