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高一物理《第四节 抛体运动的规律》课件


第四节 抛体运动的规律

zxxk

[一、实验目的]
1.用实验方法描出平抛物体的运动轨迹。 2.从实验轨迹求平抛物体的初速度。

[二、实验器材]
斜槽,铁架台,木板,白纸,小球,图钉,铅笔,有孔 的卡片,刻度尺,重锤线。zxxk

[三、实验原理]

>用描迹法

平抛物体的运动可以看作是两个分运动的合运 动:一是水平方向的匀速直线运动,另一个是 竖直方向的自由落体运动。令小球做平抛运动, 利用描迹法描出小球的运动轨迹,即小球做平 抛运动的曲线,建立坐标系。zxxk 测出曲线上的某一点的坐标x和y,根据重力加 1 2 速度g的数值、利用公式 y ? gt 求出小球飞行 2 时间t,再利用公式 x ? vt ,求出小球的水平分 速度v ? x
g

,即为小球做平抛运动的初速度。

[四、实验步骤] 1、安装调整斜槽:用图钉 把白纸钉在竖直板上,在木 板的左上角固定斜槽,可用 平衡法调整斜槽,即将小球 轻放在斜槽平直部分的末端 处,能使小球在平直轨道上 的任意位置静止,就表明水 平已调好。zxxk

2、调整木板:用悬挂在槽口的重锤线把木板调 整到竖直方向、并使木板平面与小球下落的竖 直面平行。然后把重锤线方向记录到钉在木板 的白纸上,固定木板,使在重复实验的过程中, 木板与斜槽的相对位置保持不变。

3、确定坐标原点O:把小 球放在槽口处,用铅笔记下 球在槽口时球心在白纸上的 水平投影点O,O即为坐标 原点。

4.描绘运动轨迹:在木板的平面上用手按住卡片,使 卡片上有孔的一面保持水平,调整卡片的位置,使从槽 上滚下的小球正好穿过卡片的孔,而不擦碰孔的边缘。 用铅笔在卡片缺口处的白纸上点个黑点,这就在白 纸上记下了小球穿过孔时球心所对应的位置。 保证小球每次从斜槽上的同一位置由静止开始滑下, 用同样的方法,可找出小球平抛轨迹上的一系列位置。

5、计算初速度:取下白纸,以O点为原点画出竖直向 下的y轴和水平向右的x轴,用平滑的曲线把这些位置 连接起来即得小球做平抛运动的轨迹。 在曲线上选取A、B、C、D、E、F六个不同的点, 用刻度尺和三角板测出它们的坐标x和y。 x 用公式x=v0t和y=gt2/2 计算出小球的初速度v0, 最后计算出v0的平均值, 并将有关数据记入表格内。
y

五.注意事项有:
⑴斜槽末端的切线必须水平。

⑵ 方木板必须处在竖直面内且与小球运动轨迹所在的 竖直平面平行,并使小球的运动靠近图板但不接触。 ⑶坐标原点(小球做平抛运动的起点)不是槽口的端点, 应是小球在糟口时球的球心在木板上的水平投影点。 ⑷如果是用白纸,则应以小球在糟口时球的球心在木 板上的水平投影点为坐标原点,在斜槽末端悬挂重锤 线,先以重锤线方向确定y轴方向,再用直角三角板 画出水平线作为x轴,建立直角坐标系。 ⑸每次小球应从斜槽上的同一位置由静止开始下滑。 ⑹要在平抛轨道上选取距O点远些的点来计算球的初 速度,这样可使结果的误差较小。

例1.(1998年上海)在做“研究平抛运动”的实验时, 让小球多次沿同一轨道运动,通过描点法画出小球做平抛 运动的轨迹,为了能较准确地描绘运动轨迹,下面列出了 一些操作要求,将你认为正确的选项前面的字母填在横线 A C 上:_____ E A.通过调节使斜槽的末端保持水平 B.每次释放小球的位置必须不同 C.每次必须由静止释放小球 D.记录小球位置用的木条(或凹槽) 每次必须严格地等距 离下降 E.小球运动时不应与木板上的白纸(或方格纸)相触 F.将球的位置记录在纸上后,取下纸,用直尺将点连 成折线

练习1.在“研究平抛物体的运动”实验时,已备有下 列器材:白纸、图钉、平板、铅笔、弧形斜槽、小球、 刻度尺、铁架台,还需要下列器材器材中的: C A、秒表 B、天平 C、重锤线 D、测力计

练习2.在研究平抛物体运动的实验中,如果小球每次 从斜槽滚下的初始位置不同,则正确的是 [ ABD ] A.小球平抛的初速度不同 B.小球每次做不同的抛物线运动zxxk C.小球在空中运动的时间每次均不同 D.小球通过相同的水平位移所用时间均不同

练习3.在研究平抛运动的实验中,让 O 小球多次从斜槽上滚下,在白纸上依 次记下小球的位置,某甲和某乙得到 的记录纸分别如图所示,从图中明显 甲 看出甲的实验错误是 O 槽底不水平 . 乙的实验错误是 每次释放小球的高度不同 . 乙 练习4.下列哪些因素会使本实验的误差增大 (BC ) A.小球与斜槽之间有摩擦 B.建立坐标系时,以斜槽末端端口位置为坐标原点 C.安装斜槽时其末端不水平 D.根据曲线计算平抛运动的初速度时在曲线上取作 计算的点离原点O较远

例2.如图为某小球做平抛运动时,用闪光照相的 方法获得的相片的一部分,图中背景方格的边长为5cm, g=10m/s2,则 1.5 (1)小球平抛的初速度vo= m/s 10 (2)闪光频率f= H2 1.8 (3)小球过A点的速率vA= m/s 解:由自由落体运动规律, ∴t=0.1s f=10Hz Δy=gt 2=2×0.05=0.1m x=v0 t ∴ v0 =x/t=3×0.05/0.1=1.5m/s vBy =(y1+y2)/2t = 8×0.05/0.2=2m/s A vAy = vBy –gt = 2-1 =1m/s B
vA2 = vAy2 + v02 =1+2.25=3.25

vA=1.8m/s

C

练习1、在“研究平抛运动”实验中,某同学只记录了 小球运动途中的A、B、C三点的位置,取A点为坐标原 点,则各点的位置坐标如图所示,当g=10 m/s2时, 下列说法正确的是( BD) A.小球抛出点的位置坐标是(0,0) B.小球抛出点的位置坐标是(-10,-5) C.小球平抛初速度为2m/s D.小球平抛初速度为1m/s 练习2. 在做“研究平抛物体的运动”这一实验时,下面 哪些说法是正确的 [ abc ] A.安装弧形槽时,必须使槽的末端的切线方向保持水平 B. 进行实验时,每次都要让小球从同一位置由静止释放 C. 小球与槽的摩擦不可避免,但这不影响实验结果 D.为了得到实验结果,不要忘记用天平称出小球的质量

练习3、一学生做“研究平抛物体的运动”实验时, 画运动轨迹只在白纸上画出了与初速度平行的Ox轴, 忘了画坐标原点和Oy轴,而且也只画出了中间一部分 轨迹,如图所示.如何只用一刻度尺得出小球的初速 度(不需测实际数据只用物理量的符号代表所测量). 测量方法:(简答)___________________. 得到的v0=_________________________.
解析:任取水平间距相等的三 点A,B,C,如图示,测量水平 间距⊿s,竖直间距h1、h2.

g v 0 ? ?s h2 ? h1

练习4.某学生在《研究平抛运动》的实验中有如下操作步骤, 试按合理的顺序将步骤序号填在下面的线上: E、G、A、C、D、F、B、H、I ____________________________. A.用铅笔在白纸上记下抛出点位置O; B.取下白纸,用平滑曲线连接小球依次通过的各点,得出平 抛运动轨迹; C.用重锤线和直尺画出过O点的竖直线oy; D.用三角板画出过O点的水平线ox; E.安装斜槽,并使槽的末端切线沿水平方向; F.每次都从斜槽的定位卡处由静止释放小球,并用铅笔在白 纸上依次记下小球通过各点的位置; G.将白纸钉在木板上,并竖直固定木板; H.在平抛运动轨迹上取A、B、C三点,用三角板和刻度尺, 分别量出三点的水平位移x和竖直位移y; I.利用水平和竖直位移x、y,计算三次平抛的初速Vo,再求 出三次的平均值作为测量最后结果;

练习5.(95年高考)在研究平抛物体运动的实验中, 用一张印有小方格的纸记录轨迹,小方格的边长l= 1.25cm,若小球在平抛运动中先后经过的几个位 置如图中的a、b、c、d所示,则小球平抛的初速 2 gl 度的计算式为v0=______(用l、g表示), 其值是 0.70m/s (g取9.8m/s2). 解析:由平抛运动规律 a x=v0 T Δy=gT 2= l
b

∴ v0 = x/T=2l /T= 2 gl
代入数字 l = 1.25cm=1/80 m 得到

c d

v0 =0.70m/s

练习6. 如图(a)“是研究平抛运动”的实验装置图,(b)是实验 后在白纸上作的图 (1)在(a)图上标出O点及OX,OY轴,并说明这两条坐标轴是如 利用重锤线作OY轴,再垂直于OY作OX轴 何作出的.答:____________________________________. (2)固定斜槽轨道时应注意使 ____________________________________. 斜槽末端切线水平 (3)实验过程中需经过多次释放小球才能描绘出小球平抛运动的 轨迹,实验中应注意 每次都从同一高度处无初速度滚下 __________________________________________________. (4)计算小球平抛初速度的公式为Vo=______________,根据图 g (b)给出的数据, 1.6 可计算出V =______m/s.
o

x

2y

例3.一个同学在《研究平抛物体的运动》实验中,只 画出了如图所示的一部分曲线,于是他在曲线上取水 平距离ΔS相等的三点A、B、C,量得ΔS=0.2m。又量 出它们之间的竖直距离分别为h1=0.1m,h2=0.2m, 利用这些数据,可求得: (1)物体抛出时的初速度为 m/s; (2)物体经过B时竖直分速度为 m/s; (3)抛出点在A点上方高度为 m处。

解析:(1)先求T,据

?S 0.2 ? v0 ? ? m / s =2m/s T 0.1 h1 ? h2 0.3 ? m / s =1.5m/s (2)v B ? 2T 2 ? 0.1 (3)设抛出点在A点上方高度为h,下落到点A 的时间为t,则有: 1 h1 ? h ? g ( t ? T )2 2

h2 ? h1 ? gT

2

求得:T=0.1s

1 h2 ? h1 ? h ? g( t ? 2T )2 2

由此两式可求得h=0.0125m


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