1、3.實(shí)驗(yàn):研究平拋運(yùn)動(dòng),自我檢測(cè),自主閱讀,一、判斷平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是不是拋物線 如圖所示是某物體做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡,在x軸上作出等間距的幾個(gè)點(diǎn)A1,A2,A3,把線段OA1=x1的長(zhǎng)度記為l,那么OA2=x2=2l,OA3=x3=3l,。由A1,A2,A3,向下作垂線,垂線與物體運(yùn)動(dòng)軌跡的交點(diǎn)記為M1,M2,M3,。由M1,M2,M3,向左作垂線交y軸于B1,B2,B3,用刻度尺測(cè)量y1=OB1,y2=OB2,y3=OB3,將M1對(duì)應(yīng)的x、y兩個(gè)坐標(biāo),代入拋物線方程y=ax2,求出a的數(shù)值,再選取其他的點(diǎn),也求a的數(shù)值,若求得的結(jié)果相同,則說(shuō)明平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是拋物線。,自我檢測(cè),自主閱讀,自我檢

2、測(cè),自主閱讀,三、常見(jiàn)的幾種獲取平拋運(yùn)動(dòng)軌跡的方法 1.案例一:利用如圖所用器材,讓小鋼球從斜槽上滾下,經(jīng)過(guò)水平槽飛出后做平拋運(yùn)動(dòng)。每次讓小鋼球從同一位置滾下,設(shè)法用鉛筆描出小球經(jīng)過(guò)的位置,通過(guò)多次實(shí)驗(yàn),在豎直白紙上記錄鋼球所經(jīng)過(guò)的多個(gè)位置,連起來(lái)就得到鋼球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。,自我檢測(cè),自主閱讀,2.案例二:倒置的飲料瓶?jī)?nèi)裝著水,瓶塞內(nèi)插著兩根兩端開(kāi)口的細(xì)管,其中一根彎成水平,且水平端加接一段更細(xì)的硬管作為噴嘴。水從噴嘴中射出,在空中形成彎曲的細(xì)水柱,它顯示了平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡,設(shè)法把它描在坐標(biāo)紙上。 3.案例三:讓小球從水平桌面上飛出,在小球后面放置帶方格的黑板做背景,用數(shù)碼相機(jī)的攝像功能,拍攝

3、小球從桌面飛出后做平拋運(yùn)動(dòng)的幾張連續(xù)照片,就可以根據(jù)照片上小球的位置在方格紙上畫(huà)出小球的軌跡。,自我檢測(cè),自主閱讀,正誤辨析 (1)研究平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡時(shí),無(wú)論選取哪個(gè)點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),其軌跡方程的形式都是y=ax2。() 解析:只有選取拋出點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)時(shí),平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡方程的形式才是y=ax2。 答案: (2)案例一中的軌道必須是光滑的。() 解析:軌道光滑不光滑不影響研究平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。 答案:,(3)案例一中每次小鋼球都要由同一位置滾下。 () 解析:每次由同一位置滾下,拋出時(shí)的初速度都相同,鋼球在空中做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡就是相同的。 答案:,自我檢測(cè),自主閱讀,(4)案例二中利用軌跡計(jì)算平拋運(yùn)動(dòng)

4、的初速度,選取研究的點(diǎn)應(yīng)該離噴嘴遠(yuǎn)一點(diǎn)更好。 () 解析:因?yàn)樗魇芸諝庾枇ψ饔?水柱的軌跡會(huì)偏離平拋曲線,故應(yīng)選離噴嘴較近的點(diǎn)更好。 答案: (5)案例二中細(xì)管a的作用是保持從噴嘴射出水流的速度,使其不隨瓶?jī)?nèi)水面的下降而減小。 () 解析:該管下端與空氣相通,上端管口處水的壓強(qiáng)始終等于大氣壓,不受瓶?jī)?nèi)水面高低的影響。因此,在水面降到上端管口以前的一段時(shí)間內(nèi),可以得到穩(wěn)定的細(xì)水柱。 答案:,探究一,探究二,實(shí)驗(yàn)操作 情景導(dǎo)引 某同學(xué)要根據(jù)案例一進(jìn)行研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn),請(qǐng)幫助他列出所使用的器材。 要點(diǎn)提示斜槽(帶小球)、木板及豎直固定支架、白紙、圖釘、重垂線、三角板、鉛筆、刻度尺。,探究一,探究

5、二,知識(shí)歸納 根據(jù)案例一設(shè)計(jì)的“研究平拋物體運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)步驟 1.按圖甲所示安裝實(shí)驗(yàn)裝置,使斜槽末端水平。 2.以水平槽末端端口上小球球心位置為坐標(biāo)原點(diǎn)O,過(guò)O點(diǎn)畫(huà)出豎直的y軸和水平的x軸。,探究一,探究二,3.使小球從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下,把筆尖放在小球可能經(jīng)過(guò)的位置上,如果小球運(yùn)動(dòng)中碰到筆尖,就用鉛筆在該位置畫(huà)上一點(diǎn)。用同樣方法,在小球運(yùn)動(dòng)路線上描下若干點(diǎn)。 4.將白紙從木板上取下,從O點(diǎn)開(kāi)始連接畫(huà)出的若干點(diǎn)描出一條平滑的曲線,如圖乙所示。,探究一,探究二,典例剖析 【例1】 如圖所示,在研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中,可以描繪出小球平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡,實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)要步驟如下: A.讓小球多次由釋放,在一

6、張印有小方格的紙上記下小球經(jīng)過(guò)的一系列位置,如圖中a、b、c、d所示。,探究一,探究二,B.按圖安裝好器材,注意, 記下平拋初位置O點(diǎn)和過(guò)O點(diǎn)的水平線與豎直線。 C.取下方格紙,以O(shè)為原點(diǎn),以水平線為x軸,豎直 線為y軸建立坐標(biāo)系,用平滑曲線畫(huà)出小球平拋運(yùn) 動(dòng)的軌跡。 (1)完成上述步驟,將正確的答案填在橫線上。 (2)上述實(shí)驗(yàn)步驟的合理順序是。 解析:該實(shí)驗(yàn)需讓小球重復(fù)同一個(gè)平拋運(yùn)動(dòng)軌跡多次,才能記錄出小球的一系列位置,故必須讓小球每次由同一位置靜止釋放。斜槽末端切線水平,小球才會(huì)做平拋運(yùn)動(dòng)。 答案:(1)同一位置靜止斜槽末端切線水平(2)BAC,探究一,探究二,變式訓(xùn)練1在研究平拋物體的運(yùn)

7、動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中: (1)為使小球水平拋出,必須調(diào)整斜槽,使其末端的切線成水平方向,檢查方法是。 (2)小球拋出點(diǎn)的位置必須及時(shí)記錄在白紙上,然后從這一點(diǎn)畫(huà)水平線和豎直線作為x軸和y軸,豎直線是用來(lái)確定的。 (3)某同學(xué)建立的直角坐標(biāo)系如圖所示,設(shè)他在安裝實(shí)驗(yàn)裝置和其他操作時(shí)準(zhǔn)確無(wú)誤,只有一處失誤,即是。 (4)該同學(xué)在軌跡上任取一點(diǎn)M,測(cè)得坐標(biāo)(x,y),則初速度的測(cè)量值為,測(cè)量值比真實(shí)值要(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。,探究一,探究二,解析:(1)斜槽末端水平時(shí)小球處處平衡,放在槽口能靜止不動(dòng)。 (2)用重垂線來(lái)確定豎直線最準(zhǔn)確。 (3)描繪小球的運(yùn)動(dòng)軌跡的起始位置時(shí)應(yīng)描繪球心的位置,因此

8、坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)在平拋起點(diǎn)的球心位置,即坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)該是小球在槽口時(shí)球心在白紙上的水平投影點(diǎn)。 答案:(1)將小球放置在槽口處軌道上,小球能保持靜止(2)重垂線(3)坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)該是小球在槽口時(shí)球心在白紙上的水平投影點(diǎn),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 情景導(dǎo)引 如果已經(jīng)描繪了平拋物體的運(yùn)動(dòng)軌跡,但沒(méi)有記錄拋出點(diǎn),僅記錄了豎直方向,能否計(jì)算出平拋運(yùn)動(dòng)的初速度? 要點(diǎn)提示可以計(jì)算出平拋運(yùn)動(dòng)的初速度。方法是在軌跡上取三個(gè)點(diǎn),讓相鄰兩點(diǎn)間的水平距離都是x,測(cè)量相鄰兩點(diǎn)間的豎直距離分別為y1和y2,根據(jù)y2-y1=gT2,計(jì)算得到T,再根據(jù) 得到v0。,探究一,探究二,探究一,探究二,知識(shí)歸納 1.數(shù)據(jù)處理 (1)判

9、斷平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是不是拋物線 原理:若平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是拋物線,則當(dāng)以拋出點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系后,軌跡上各點(diǎn)的坐標(biāo)具有y=ax2的關(guān)系,且同一軌跡上a是一個(gè)特定的值。 驗(yàn)證方法 方法一:代入法 用刻度尺測(cè)量幾個(gè)點(diǎn)的x、y坐標(biāo),分別代入y=ax2中求出常數(shù)a,看計(jì)算得到的a值在誤差范圍內(nèi)是否為一常數(shù)。 方法二:圖象法 建立y-x2坐標(biāo)系,根據(jù)所測(cè)量的各個(gè)點(diǎn)的x、y坐標(biāo)值分別計(jì)算出對(duì)應(yīng)y值的x2值,在y-x2坐標(biāo)系中描點(diǎn),連接各點(diǎn)看是否在一條直線上,并求出該直線的斜率即為a值。,探究一,探究二,(2)計(jì)算平拋運(yùn)動(dòng)的初速度 平拋軌跡完整(即含有拋出點(diǎn)) 在軌跡上任取一點(diǎn),測(cè)出該點(diǎn)離原點(diǎn)的水平位移

10、x及豎直位移y,平拋軌跡殘缺(即無(wú)拋出點(diǎn))如圖所示,在軌跡上任取三點(diǎn)A、B、C,使A、B間及B、C間的水平距離相等,由平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可知,A、B間與B、C間所用時(shí)間相等,設(shè)為t,則h=hBC-hAB=gt2,所以,探究一,探究二,2.注意事項(xiàng) (1)斜槽安裝:實(shí)驗(yàn)中必須調(diào)整斜槽末端切線水平,將小球放在斜槽末端水平部分,若能使小球靜止,斜槽末端的切線就水平了。 (2)方木板固定:方木板必須處于豎直平面內(nèi),要用重垂線檢查坐標(biāo)紙豎線是否豎直。 (3)小球釋放: 小球每次必須從斜槽上同一位置由靜止?jié)L下。 小球開(kāi)始滾下的位置高度要適中,以使小球平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡由坐標(biāo)紙的左上角一直到達(dá)右下角為宜。 (4)坐

11、標(biāo)原點(diǎn):坐標(biāo)原點(diǎn)不是槽口的端點(diǎn),而是小球出槽口時(shí)球心在木板上的投影點(diǎn)。 (5)初速度的計(jì)算:在軌跡上選取離坐標(biāo)原點(diǎn)O較遠(yuǎn)的一些點(diǎn)來(lái)計(jì)算初速度。,探究一,探究二,典例剖析 【例2】圖甲是研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置圖。,探究一,探究二,(1)圖乙是正確實(shí)驗(yàn)取得的數(shù)據(jù),其中O為拋出點(diǎn),則此小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為 m/s。(g取9.8 m/s2) (2)在另一次實(shí)驗(yàn)中將白紙換成方格紙,每小格的邊長(zhǎng)L=5 cm,通過(guò)實(shí)驗(yàn),記錄了小球在運(yùn)動(dòng)途中的三個(gè)位置,如圖丙所示,則該小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為 m/s,B點(diǎn)的豎直分速度為 m/s。(g取10 m/s2),探究一,探究二,答案:(1)1.6(2)1.52,探

12、究一,探究二,變式訓(xùn)練2某同學(xué)在做平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)時(shí)得到了如圖所示的運(yùn)動(dòng)軌跡,a、b、c三點(diǎn)的位置在運(yùn)動(dòng)軌跡上已標(biāo)出。則(g取10 m/s2) (1)小球平拋的初速度為 m/s。 (2)小球拋出點(diǎn)的位置坐標(biāo)為x= cm,y= cm。,探究一,探究二,解析:(1)由平拋運(yùn)動(dòng)公式,在x軸方向上x(chóng)ab=v0T,在豎直方向上hbc-hab=gT2,代入數(shù)據(jù)解得T=0.1 s,v0=2 m/s。 答案:(1)2(2)-10-1.25,1,2,3,4,1.(多選)在研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中,為了求平拋物體的初速度,需直接測(cè)的數(shù)據(jù)有() A.小球開(kāi)始滾下的高度 B.小球在空中飛行的時(shí)間 C.運(yùn)動(dòng)軌跡上某點(diǎn)P的水平坐

13、標(biāo) D.運(yùn)動(dòng)軌跡上某點(diǎn)P的豎直坐標(biāo) 答案:CD,1,2,3,4,2.(多選)下列哪些因素會(huì)使研究平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)誤差增大() A.小球與斜槽之間有摩擦 B.安裝斜槽時(shí)其末端不水平 C.建立坐標(biāo)系時(shí),以斜槽末端端口位置為坐標(biāo)原點(diǎn) D.根據(jù)曲線計(jì)算平拋運(yùn)動(dòng)的初速度時(shí),在曲線上取作計(jì)算的點(diǎn)離原點(diǎn)較遠(yuǎn),1,2,3,4,解析:小球與斜槽之間有摩擦,只要保證小球每次從槽上由靜止?jié)L下的初始位置都相同,平拋時(shí)的初速度就相同,不會(huì)引起誤差。如果安裝斜槽時(shí)其末端不水平,其運(yùn)動(dòng)不是平拋運(yùn)動(dòng)而是斜拋運(yùn)動(dòng),就會(huì)引起誤差。應(yīng)以斜槽末端小球重心所在位置為坐標(biāo)原點(diǎn),否則,進(jìn)行測(cè)量的,計(jì)算點(diǎn)距拋出點(diǎn)O越遠(yuǎn),x、y值就越大,則誤差

14、就越小。故選項(xiàng)B、C正確。 答案:BC,1,2,3,4,3.某物理實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示裝置測(cè)量小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度。在地面上沿拋出的速度方向水平放置一把刻度尺,讓?xiě)覓煸趻伋鳇c(diǎn)處的重錘的投影落在刻度尺的零刻度線上,則利用小球在刻度尺上的落點(diǎn)位置,就可以直觀地得到小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度。下列各圖表示四位同學(xué)在刻度尺旁邊分別制作出的速度標(biāo)尺(圖中P點(diǎn)為重錘的投影位置),其中可能正確的是(),1,2,3,4,答案:A,1,2,3,4,4.某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)探究平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖甲所示。A是一塊平面木板,在其上等間隔地開(kāi)鑿出一組平行的插槽(圖中P0P0、P1P1、),槽間距離均為d。把覆蓋復(fù)寫(xiě)紙的白紙鋪貼在硬板B上。實(shí)驗(yàn)時(shí)依次將B板插入A板的各插槽中,每次讓小球從斜軌的同一位置由靜止釋放。每打完一點(diǎn)后,把B板插入后一槽中并同時(shí)向紙面內(nèi)側(cè)平移距離d。實(shí)驗(yàn)得到小球在白紙上打下的若干痕跡點(diǎn),如圖乙所示。,1,2,3,4,(1)實(shí)驗(yàn)前應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置反復(fù)調(diào)節(jié),直到。 每次讓小球從同一位置由靜止釋放,是為了。 (2)每次將B板向內(nèi)側(cè)平移距離d,是為了。 (3)在圖中繪出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。 解析:平拋運(yùn)動(dòng)可分解為水平方向的